乙烯對采後番茄果實CBF抗冷途徑的誘導

《乙烯對采後番茄果實CBF抗冷途徑的誘導》是依託中國農業大學，由生吉萍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：乙烯對采後番茄果實CBF抗冷途徑的誘導
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：生吉萍
• 項目類別：面上項目

項目摘要

CBF途徑參與抗冷機制的研究是近年來的熱點，但目前的研究全部集中於以植株為材料的層面，而對於在采後果蔬中更具現實意義的果實CBF途徑的研究尚未見報導。我們的初步研究結果顯示，CBF途徑在番茄果實抗冷反應中起著重要作用，亟待全面深入研究。本課題以普通番茄和轉反義ACS、轉反義ERF番茄果實為材料，形成乙烯合成及信號轉導關鍵因子有和無的對應體系，分析果實抗冷性、CBF 及其下游基因轉錄情況，明確乙烯合成及信號轉導關鍵因子對CBF途徑的影響；培育CBF缺陷型的轉基因番茄材料，與普通番茄形成CBF無 和有的對應體系，分析果實中ACS 及ERF 基因家族轉錄水平及果實抗冷性的變化，明確CBF在采後果實抗冷中的作用及對乙烯調控的回響，為進一步揭示果實抗冷途徑調控機理奠定基礎，並對通過調控抗冷途徑關鍵點誘導采後果實抗冷方法的建立提供理論指導。

結題摘要

冷害是限制我國果蔬產業發展的瓶頸問題，研究果蔬抗冷機制及其調控具有重要意義。CBF引領的抗冷信號途徑在植物抗冷過程中具有中樞調控作用，其參與抗冷機制的研究是近年來的熱點，但目前的研究全部集中於以植株為材料的層面，而對於在采後果蔬中更具現實意義的果實CBF途徑的研究尚未見報導。我們的初步研究結果顯示，CBF途徑在番茄果實抗冷反應中起著重要作用，亟待全面深入研究。本課題首先以普通番茄為材料，探討了綠熟期番茄果實中LeCBF1基因表達的動力學特徵，其表達為雙峰表達模式。隨後，對不同成熟度果實中該基因的表達動力學特徵進行了分析，結果表明成熟度的差異並沒有影響基因對低溫信號的回響敏感度，LeCBF1 基因在采後果實中的表達不具有成熟度依賴性。 乙烯作為重要的植物激素和逆境信號分子，在低溫脅迫中對植物抗冷過程具有調控作用。我們以普通番茄為材料，採用外源乙烯、乙烯作用抑制劑處理的方式，同樣證明了在采後番茄果實抗冷過程，乙烯是必不可少的因子。針對CBF是否在采後果實抗冷中的作用受乙烯調控的回響，我們比較了采後番茄果實冷誘導後乙烯釋放規律與CBF表達模式規律，發現二者高峰出現時間點重合，內源乙烯與基因雙峰表達模式可能存在一定偶聯性，而外源乙烯和乙烯作用抑制劑處理對LeCBF1 基因表達量的影響進一步確定了此偶聯性的存在。不僅如此，實驗表明乙烯信號的缺失對SA誘導的LeCBF1基因的表達及果實抗冷性的提高具有雙重削弱作用，說明LeCBF1基因處於二者共同調控的番茄果實抗冷過程中，是二者下游抗冷途徑交叉域中的一員。 採用反義ACS2番茄材料，結合外源乙烯處理，建立了4種不同的乙烯模型，逐一明確了在系統Ⅱ乙烯缺失、補償系統Ⅱ乙烯及增強系統Ⅱ乙烯的情況下，番茄果實抗冷誘導中CBF基因表達與乙烯釋放規律的關係，證明了外源低溫下番茄果實內ACS酶的合成能通過調控 CBF基因的表達增強果實對低溫的耐受性，對果實抗冷過程具有積極作用。並通過比較LeCBF1基因的表達量及乙烯合成關鍵點的變化規律，發現 LeCBF1有可能對ACO活性起到負調控作用，對ACS活性起到正調控作用。 最後，課題研究中CBF缺陷型的轉基因番茄材料的獲得，對明確CBF在采後果實抗冷中的作用及對乙烯調控的回響，為進一步揭示果實抗冷途徑調控的機理奠定基礎，並對“通過調控抗冷途徑關鍵點誘導采後果實抗冷”方法的建立提供了理論指導。