《ERF轉錄調控柑橘果實萜類芳香物質形成的機制》是依託浙江大學，由張波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：ERF轉錄調控柑橘果實萜類芳香物質形成的機制
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：張波
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
芳香物質是果實重要特徵品質指標，已成為發育與品質研究新主題。柑橘是我國重要果樹種類，其果實芳香濃郁。我們前期對不同種類、品種、生長發育階段柑橘果實開展了芳香物質組分的研究，發現柑橘果實主要芳香物質是萜類物質，它們的形成與轉變受乙烯調控，但是基於信號轉導途徑的果實芳香物質形成的調控機制尚不清楚；轉錄因子ERFs可直接調控目標基因表達，是實現乙烯生物學效應的關鍵元件，因此它也是開展果實芳香物質形成機制的重要調控位點。本申請項目以不同發育階段的柑橘果實為材料，圍繞果實生長發育過程中芳香物質合成的分子調控機制，套用色譜化學、生理生化和分子生物學等技術手段，明確乙烯對生長發育果實特徵芳香物質形成的調控效應，鑑別參與特徵芳香物質代謝調控的ERFs基因家族成員，闡明ERFs與萜類合成酶的互作模式並驗證其功能，進而闡明芳香品質形成的乙烯轉錄調控機制，為改善果實品質提供依據。
結題摘要
對於果實而言，香氣物質具有重要的生物學功能，既可以吸引消費利於種子傳播，也可以作為重要的風味和營養品質組成。作為重要的經濟果樹，柑橘果實香味濃郁，主要來自於揮發性的萜類物質。在這些萜類物質中，單萜的香葉醇和倍半萜的瓦倫烯對於柑橘果實的香氣具有重要作用。儘管很早就知道了上述物質對於柑橘果實香氣品質形成的重要性，然而相關的萜類合成酶TPS基因家族成員並未得到鑑別。已有研究顯示，轉錄因子對於棉花和玉米等植物中的次生代謝產物萜類物質具有轉錄調控的效果，為進一步開展果實中萜類香氣物質的調控分子機制研究提供了線索。利用柑橘的基因組資料庫，開展了紐荷爾甜橙果實的TPS基因家族成員克隆與表達研究，初步篩選候選家族成員。利用體外原核表達和體內同源瞬時表達技術體系，發現CsTPS1參與倍半萜的瓦倫烯生物合成，而CsTPS16則參與了單萜的香葉醇合成。為了進一步了解上述TPS基因的調控機制，開展了轉錄因子的篩選。研究發現，柑橘果實中至少存在轉錄因子AP2/ERF的56個基因家族成員，它們在果實成熟過程中具有表達，可能參與了果實發育和品質形成。基因表達結果顯示，CitAP2.10同瓦倫烯含量變化有關，同CsTPS1表達具有相似性。採用乙烯處理加速了甜橙果實的CitAP2.10和CsTPS1表達，並促進了瓦倫烯積累，採用乙烯作用抑制劑1-MCP則抑制了CitAP2.10和CsTPS1表達以及瓦倫烯的含量。菸草雙螢光素酶分析發現CitAP2.10可以轉錄激活CsTPS1表達。在甜橙果實中過量表達CitAP2.10顯著促進了瓦倫烯的含量增加。上述結果表明，轉錄因子AP2/ERF成員CitAP2.10參與了甜橙果實瓦倫烯生物合成的轉錄調控。利用相似的研究策略，EMSA分析發現CsERF71可以直接結合CsTPS16啟動子，酵母單雜結果進一步驗證了這個結果，並且的菸草的雙螢光素酶分析顯示CsERF71可以轉錄激活該CsTPS16的表達。上述研究發現初步揭示了甜橙果實單萜和倍半萜香氣物質轉錄調控的分子機制，表明植物的轉錄因子AP2ERF在調控果實香氣品質形成方面具有重要作用。
