FRUITFULL調(diào)控番茄果實發(fā)育與成熟的機理研究.pdf

1、果實是植物繁衍后代的重要器官，也是人類膳食結構的重要組成部分，其發(fā)育與成熟過程一直備受研究者關注。番茄(Solanumlycopersicum)屬于研究漿果類植物發(fā)育成熟的模式植物，通過對番茄果實發(fā)育成熟突變體的研究，已經(jīng)鑒定出多個調(diào)控果實發(fā)育成熟的基因。在這些基因中，MADS-box家族轉錄因子RIN是一個研究重點，它位于乙烯合成途徑上游來調(diào)控果實發(fā)育成熟，且這種調(diào)控在呼吸躍變和非呼吸躍變型果實中呈保守機制。RIN可以通過與互作蛋白形

2、成二聚體或者多聚體來調(diào)控成熟相關基因表達，最終調(diào)控果實成熟。
　　本研究通過酵母雙雜交篩選出與RIN的互作蛋白FUL1和FUL2，轉基因功能分析發(fā)現(xiàn)它們在番茄植物體及果實發(fā)育成熟中起著重要的作用。主要研究結果如下:
　　1、酵母雙雜交和雙分子熒光互補實驗表明，F(xiàn)UL1和FUL2是RIN的互作蛋白。FUL1和FUL2序列上表現(xiàn)出高度同源性，都具有植物MADS-box蛋白的典型MIKC結構。組織表達譜結果顯示，F(xiàn)UL1同RIN一

3、樣，更偏向于在果實成熟時期表達;FUL2在除了根系以外所有組織中均有表達。說明FUL1和FUL2在番茄植株生長發(fā)育過程中的調(diào)控可能存在時空上的異同。
　　2、轉基因功能分析顯示:單獨干涉FUL1或FUL2的轉基因番茄株系均無明顯表型。同時干涉FUL1和FUL2的轉基因番茄株系果實成熟后不能正常變紅，表現(xiàn)為亮黃色。FUL1/FUL2-RNAi轉基因果實果皮中的類胡蘿卜素含量下降一倍以上，八氫番茄紅素和番茄紅素含量極低。果實中質(zhì)體數(shù)目

4、和體積都比野生型要小，且紅熟期轉基因果實中質(zhì)體已經(jīng)瓦解。分析發(fā)現(xiàn)類胡蘿卜素合成途徑中，催化合成八氫番茄紅素的ZD和催化合成番茄紅素的PSY1的表達量在轉基因果實中分別降低了一倍以上。
　　3、FUL1/FUL2-RNAi轉基因果實與乙烯調(diào)控的關系分析表明，成熟過程中轉基因果實乙烯釋放量大量減少，且沒有乙烯呼吸高峰。分析乙烯合成途徑關鍵基因的表達，發(fā)現(xiàn)ACO1、ACS2和ACS4的表達量在轉基因果實中均明顯下調(diào)。
　　4、通常

5、乙烯生成量低的果實貯藏性好，然而FUL1/FUL2-RNAi轉基因果實乙烯釋放量下降，其采后耐貯性卻降低，且失水率比野生型高。分析發(fā)現(xiàn)乙烯信號轉導途徑的受體蛋白ETR4在轉基因果實中表達量下調(diào)，且對野生型果實施加外源乙烯或者乙烯抑制劑會影響FUL1和FUL2的表達。FUL2-OE轉基因果實采后失水率較低，分析發(fā)現(xiàn)外果皮表面的角質(zhì)層密度明顯大于野生型。
　　5、超量表達FUL1植株無明顯表型變化，而超量表達FUL2影響了番茄植株生長