【摘 要】
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园艺产品作为农产品的重要分类,在人类生活中占据不可或缺的地位。但是,园艺产品中的大部分水果、蔬菜和鲜切花都不耐贮藏,易造成损失,因此研究园艺产品的采后生理学对于提高园艺产品品质有着重要意义。园艺产品中的水果和鲜切花根据其成熟特征一般可分为跃变型和非跃变型。跃变型果实和切花在贮藏过程中的呼吸强度会逐渐上升而后下降,产生呼吸峰,且在跃变期前后产生大量乙烯。植物激素乙烯对园艺产品的采后保鲜有巨大影响,作
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园艺产品作为农产品的重要分类,在人类生活中占据不可或缺的地位。但是,园艺产品中的大部分水果、蔬菜和鲜切花都不耐贮藏,易造成损失,因此研究园艺产品的采后生理学对于提高园艺产品品质有着重要意义。园艺产品中的水果和鲜切花根据其成熟特征一般可分为跃变型和非跃变型。跃变型果实和切花在贮藏过程中的呼吸强度会逐渐上升而后下降,产生呼吸峰,且在跃变期前后产生大量乙烯。植物激素乙烯对园艺产品的采后保鲜有巨大影响,作为最早被证实和植物成熟衰老有关的唯一的气体激素,乙烯也是园艺产品采后易造成损失的最重要的影响因素之一。在乙烯信号通路中,ERF1在核心蛋白EIN3下游发挥作用。本文以猕猴桃和香石竹为对象,研究乙烯响应因子ERF1调控典型呼吸跃变型、乙烯敏感型园艺作物成熟衰老的分子机制。主要研究结果如下:1.通过同源序列比对、进化树和结构域分析获得猕猴桃和香石竹中与模式植物拟南芥AtERF1同源的基因,AcERF1和DcERF1。2.AcERF1和DcERF1的表达量在发育期都呈下降趋势,在乙烯处理后先上升后下降,结果表明二者都受成熟抑制表达,受外源乙烯诱导表达。3.亚细胞定位结果显示AcERF1和DcERF1都定位于细胞核。4.猕猴桃AcERF1瞬时过表达后,果实硬度升高,可溶性固形物含量下降,乙烯释放量降低,表明AcERF1瞬时过表达抑制果实成熟。乙烯处理瞬时过表达果实后AcERF1表达量上调倍数更高,扩大了AcERF1过表达和对照组之间硬度、可溶性固形物含量和乙烯释放量的差异。AcERF1沉默后,果实硬度下降,可溶性固形物含量上升,乙烯释放量升高,表明AcERF1基因沉默加速果实成熟软化。5.香石竹DcERF1瞬时过表达后,花瓣圆片褪色速率减慢,离子泄漏率降低,Dc SAG12表达量下调,表明DcERF1瞬时过表达延缓切花衰老。DcERF1沉默后,花瓣圆片褪色加快,离子泄漏率升高,Dc SAG12表达量上调,表明DcERF1基因沉默促进切花衰老。6.根据ERF转录因子的结合元件,筛选出猕猴桃和香石竹中AcERF1和DcERF1候选目的基因ACS、ACO。表达量分析显示这些基因在乙烯处理后都呈先上升后下降的表达特征。双荧光素酶结果显示AcERF1不能激活目的基因ACS、ACO的表达,DcERF1抑制Dc ACO4启动子的表达。酵母单杂交结果显示AcERF1和DcERF1都不能直接结合目的基因启动子。7.香石竹Dc EIN3可直接结合DcERF1启动子。8.猕猴桃AcERF1异源转化拟南芥,转基因拟南芥表现出生长延迟、植株矮小、角果成熟延迟的特征,表明AcERF1在拟南芥中过表达同样延缓植株发育和果实成熟。香石竹DcERF1转基因拟南芥则表现出生长加速,提前衰老的表型。综上所述,ERF1同源基因在猕猴桃果实成熟和香石竹切花衰老中都发挥负调控作用。猕猴桃AcERF1通过调控果实硬度、可溶性固形物含量和乙烯的合成进而影响果实成熟;而香石竹中Dc EIN3可直接调控DcERF1,DcERF1则通过抑制Dc ACO4的表达,负调控乙烯合成来影响切花衰老。AcERF1转基因拟南芥生长速度延缓,果荚成熟延迟;DcERF1转基因拟南芥则表现出生长加速,提前衰老的表型。本研究为揭示乙烯调控猕猴桃果实成熟和香石竹切花衰老的分子机制提供新的依据。
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