一氧化氮對采後番茄果實CBF抗冷信號途徑的調控

《一氧化氮對采後番茄果實CBF抗冷信號途徑的調控》是依託中國人民大學，由生吉萍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：一氧化氮對采後番茄果實CBF抗冷信號途徑的調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：生吉萍
• 依託單位：中國人民大學

項目摘要

冷害是冷敏型果蔬低溫貯藏的主要限制因素，探索果蔬抗冷機制及安全高效、簡便經濟的抗冷誘導方式具有重要的理論和實踐意義。研究表明CBF基因調控的抗冷途徑在果實抗冷過程中發揮重要作用。一氧化氮（NO）作為重要的信號分子能夠誘導采後番茄果實抗冷能力的提高，但NO是否通過CBF信號途徑實現對抗冷的調控，以及如何調控尚不明確。基於此，我們擬立足於課題組前期在NO和CBF抗冷方面良好的研究基礎，利用上個基金中獲得的轉反義LeCBF1番茄材料，同時擬構建超表達LeCBF1番茄材料，在LeCBF1增強和抑制的對應體系中，揭示NO是否通過對CBF抗冷途徑的調控實現對果實抗冷的調控。在轉錄組學和蛋白組學基礎上篩選該調控過程的關鍵蛋白或基因，引入光譜學研究方法，結合原核表達、螢光探針標記、活性電泳等分子生物學技術，輔以生物信息學中的分子建模技術，深入揭示NO通過CBF抗冷信號途徑調控果實抗冷的機制。

結題摘要

冷害是冷敏型果蔬采後貯藏的限制性因素，探索果蔬抗冷機制及安全高效、簡便經濟的抗冷誘導方式具有重要的理論和實踐意義。CBF基因調控的抗冷途徑在果實抗冷過程中發揮重要作用。一氧化氮作為重要的信號分子能夠誘導采後番茄果實抗冷能力的提高，但NO是否通過CBF途徑實現對抗冷的調控，以及如何調控尚不確定。 本項目首先以采後番茄果實為材料，通過構建NO和NOS缺失體系，研究NO在采後番茄果實CBF抗冷途徑中的作用及特點。結果表明NO可以誘導CBF抗冷途徑，並且該誘導途徑與NOS合成NO途徑密切相關。其次，通過外源精氨酸和精氨酸酶抑制劑nor-NOHA 處理番茄果實，研究了精氨酸酶活性調節對果實抗冷性的影響。結果表明，精氨酸處理顯著提高了低溫脅迫下果實的精氨酸酶、精氨酸脫羧酶（ADC）以及一氧化氮合酶（NOS）的活性，提高了果實內源多胺、脯氨酸及NO的水平，增強了果實的抗氧化能力及抗冷性；而nor-NOHA 處理加重了果實冷害的發生。以上的結果表明，NOS途徑產生的內源NO以及精氨酸酶途徑產生的內源NO通過誘導番茄果實CBF途徑參與抗冷反應。 本項目克隆了CBF途徑關鍵基因cLER1P6、cLER17C11和AK319308.1，並對其在低溫下貯藏的表達模式，及系統Ⅱ乙烯的合成對其表達的影響進行分析，為後續研究NO與CBF關鍵蛋白的互作奠定基礎。 在此基礎上，我們擬立足於課題組前期在NO和CBF抗冷方面良好的研究基礎，構建SlCBF1基因沉默番茄材料，在SlCBF1“正常”和“抑制”的對應體系中，揭示NO是否通過對CBF抗冷途徑實現對番茄抗冷的調控。目前成功構建出SlCBF1沉默的轉基因番茄，通過測定NO的含量和NOS的活性，以及檢測SlCBF1下游抗冷基因表達量，揭示NO通過CBF抗冷信號途徑調控番茄抗冷的機制。同時對比轉基因植株和野生型植株的抗冷相關生理指標（電導率，丙二醛，游離脯氨酸，可溶性蛋白，抗氧化相關酶活）差異，進一步驗證SlCBF1在番茄中的抗冷作用。 本項目完成了相關研究任務，後期將結合螢光定量PCR、相關的蛋白組學實驗繼續篩選該調控過程的基因及相關調控因子，以更深入揭示NO通過CBF抗冷信號途徑調控番茄抗冷的機制。