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李子生成的脱落酸对催化乙烯ACC合酶1(ACS1)的反应更年期果实成熟的特征包括呼吸速率的激增和自催化乙烯产量的增加。有

作者:可以鸭文史

李子生成的脱落酸对催化乙烯ACC合酶1(ACS1)的反应

更年期果实成熟的特征包括呼吸速率的激增和自催化乙烯产量的增加。有其他研究表明ACS基因的转录调控可以通过转录因子介导,蛋白质稳定性受到有丝分裂原活化蛋白(MKP)激酶的泛素化和磷酸化/去磷酸化的影响。

为了得到更多调控因子在果实成熟过程中的作用的信息。本研究通过鉴定与ACS1顺式作用元件相互作用的转录因子,分析它们的表达模式。

实验材料收集了圣罗莎和甜蜜米里亚姆两种日本李子的叶片和果实。共收集四个发育阶段的样品:S2(坑淬火),S3/S4(成熟),S4-I(商业收获),S4-II(完全成熟),每个阶段有三个生物重复,每个重复包括六个果实。样品收集后立即冷冻在液氮中,并储存在-80°C中。

利用来自桃子和日本杏的ASC1基因分离的PsACS1启动子(pPsACS1)或顺式作用元件的串联重复序列,在启动子捕获二元载体pCAMBIA1391Z中将其上游与β-葡糖醛酸酶(GUS)基因(uidA)进行融合,构建了pCAMBIA-pPsACS1-GUS。

在SR果实中,日本李子的ACS1转录本是所有ACS基因中最丰富的转录本。根据桃子ACS1144基因设计的引物和基于桃子ACS1基因的引物,成功分离出PsACS1基因翻译起始位点(ATG)上游的1bp片段。

将该片段与桃子基因序列(prup.176900g5)比对发现,其中包括5bp的非翻译区域(294'),与桃子的ACS5相应序列(未显示)共享1.1%的同一性。

该假设的PsACS1启动子序列被克隆并命名为pPsACS3。PlantPAN的分析显示,该启动子由多种顺式作用调节元件组成,包括与ABA、乙烯和赤霉素响应相关的调控元件,以及光响应元件。

为了分离与pPsACS1相互作用的转录因子(TFs),使用了酵母-一杂交筛选方法,在报告载体上克隆了pPsACS1,并将其引入酵母基因组DNA中。

然后,使用四个水果表达的cDNA文库进行酵母-一杂交筛选,这些文库包括了SR和SM果实在两个发育阶段的样品:果核硬化阶段和完全成熟的果实。每个文库筛选了约4.8×106至8.6×106个克隆。

接下来,使用PlantPAN工具在ACS27启动子片段中搜索推定TF的预测结合位点。结果发现,有1个TF被鉴定为在启动子区域具有相应的顺式作用元件。

为了验证PsAB15、PsTCP2和PsGL2与ACS1启动子之间的相互作用,使用含有竞价位点的合成片段在酵母单杂交分析中进行验证。在每个结合位点的核心核苷酸上进行了突变,分别定义为PsGL2突变bs、PsTCP2突变bs和PsGL2突变bs。

这些合成片段以及它们的相应突变片段被用作酵母单杂交实验中的诱饵,而相应的TFs克隆则用作猎物。通过将含有非突变顺式元件串联重复序列的诱饵菌株与候选猎物菌株一起共转化,可以激活选择性培养基SD/-Leu/AbA上的AbAr报告基因。

AbAr报告基因显示,含有pPsAB15和pPsTCP2突变bs的诱饵菌株与候选猎物菌株的共转化未观察到在SD/-Leu/AbA培养基上的明显菌落生长。

对于pPsGL2-bs,虽然检测到了一些小菌落,但与使用非突变顺式元件获得的菌落数量和大小相比,pPsAB15影响了小菌落的大小。

本研究表明,更年期SR李子果实的成熟和乙烯生物合成相关基因表达增加期间,乙烯的生物合成及其自催化生产显著诱导,而在非更年期突变体SM品种中则相反。在这个研究中,还证明了三个转录因子ABI5、GL2和TCP2可能参与了ACS1的转录调控。

参考文献:

1.Seymour,G.B.;Ostergaard,L.;Chapman,N.H.;Knapp,S.;Martin,C.Fruitdevelopmentandripening. Ann.Rev.PlantBiol. 2013, 64,219–241.

2.Biale,J.B.Growth,Maturation,andSenescenceinFruits:Recentknowledgeongrowthregulationandonbiologicaloxidationshasbeenappliedtostudieswithfruits. Science 1964, 146,880–888.

3.Chae,H.S.;Kieber,J.J.EtoBrute?RoleofACSturnoverinregulatingethylenebiosynthesis. TrendsPlantSci. 2005, 10,291–296.

李子生成的脱落酸对催化乙烯ACC合酶1(ACS1)的反应更年期果实成熟的特征包括呼吸速率的激增和自催化乙烯产量的增加。有
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