作者：石梅艳
摘要：柑橘汁胞的粒化是果实采前或采后均可发生的生理性病害,大量积累木质素。因此,解析汁胞中木质素积累的机制,探寻减轻汁胞粒化发生的可能措施,将有重要的理论意义和实践价值。本研究以汁胞粒化程度不同的12种柚成熟期果肉以及4种柚6个生长发育时期的果肉为材料,从代谢组和转录组差异出发,挖掘与木质素含量显著相关的转录因子,并进行功能验证,获得结果如下:1.华农红柚是类胡萝卜素含量最高的柚,主要积累上游的胡萝卜素类物质和玉米黄质。同时,华农红柚汁胞易发生粒化,其成熟期汁胞木质素含量是强德勒红心柚等8种柚平均值的3.7倍。华农红柚汁胞的类胡萝卜素显著增加的时期是115 DPA(花后天数),而木质素从145 DPA开始急剧增加,整个生长发育期汁胞内木质素的总量与六氢番茄红素相关系数达0.93。2.转录组结果显示,苯丙烷代谢途径上的17个基因在华农红柚的145和205 DPA的表达量均极显著高于高班柚和HB柚。基于3种柚5个发育时期的转录组数据与代谢数据关联分析,获得24个与木质素总量相关性高于0.75的转录因子。CgMYB58、CgMYB46和Cg SND1的与木质素的生物合成调控有关,其中CgMYB58是特异调控木质素生物合成的转录因子,且其FPKM值以及q RT-PCR的结果数值在华农红柚的205 DPA最高,因此CgMYB58被确定为重要的候选基因。3.首先,在华农红柚和高班柚的白皮层中瞬时超量表达CgMYB58,能显著增加木质素的含量。再者,柑橘愈伤组织中超量表达CgMYB58,木质素含量亦显著增高。转录组差异分析表明,与野生型愈伤组织RM相比,愈伤组织超表达系CgMYB58-OE4、CgMYB58-OE11中有19个木质素代谢途径上的基因显著上调。er CgMYB58可以直接结合于Cg PAL1、Cg PAL2、Cg4CL1和Cg C3H启动子上,并激活其活性。4.CgMYB58在不同柚种质中无DNA序列差异,但启动子上有ABA响应元件。4个木质素合成途径基因的启动子也有ABA或者IAA的响应元件。外源ABA和IAA处理,通过促进或者抑制CgMYB58及其靶基因Cg PAL1、Cg PAL2、Cg4CL1和Cg C3H的表达,而影响木质素的合成积累。5.CgMYB58通过上调Cg BCH基因的表达而促进类胡萝卜素的积累。在柚发育时期转录组中Cg BCH基因的表达量与CgMYB58的表达量呈正相关。而在CgMYB58转基因愈伤组织中Cg BCH的表达量受到显著上调。且经EMSA实验验证CgMYB58能直接结合于Cg BCH启动子上的AC顺式结合元件。综上所述,本研究结果表明华农红柚汁胞高积累木质素和类胡萝卜素,与Cg PAL1、Cg PAL2、Cg4CL1、Cg C3H和Cg BCH的上调表达密切相关,受转录因子CgMYB58的调控;外源生长调节剂IAA和ABA可以通过抑制或者促进CgMYB58及其结构基因的表达,影响柑橘木质素的积累进而干扰柚汁胞粒化的进程。上述结果不仅丰富了柑橘汁胞粒化机理的基础理论,还为生产上通过外源生长调节剂来抑制柑橘汁胞粒化的发生提供了可能。
关键词：柚； 汁胞粒化； 类胡萝卜素； CgMYB58； 调控机理； 植物激素
文献注录：石梅艳. CgMYB58对华农红柚汁胞木质素和类胡萝卜素生物合成的调控机理 [J]. . 2020.
报/刊名：《》，发表于2020
文献类型： [J]
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