NAC類轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控香蕉果實(shí)誘導(dǎo)耐冷性及成熟的機(jī)制分析.pdf

1、香蕉是呼吸躍變型果實(shí)，常溫下貯藏很快出現(xiàn)乙烯峰，導(dǎo)致果實(shí)成熟快，貨架期短。降低貯藏的溫度，可以減弱香蕉的呼吸強(qiáng)度，延長貯藏期。然而，香蕉果實(shí)對(duì)低溫十分敏感，在低于13℃時(shí)即會(huì)出現(xiàn)冷害癥狀，降低商品價(jià)值。因此，深入研究香蕉果實(shí)的耐冷和成熟機(jī)制，可為提高香蕉果實(shí)品質(zhì)和延長貨架期提供重要理論依據(jù)。
　　NAC是一類植物特有的轉(zhuǎn)錄因子，在植物生長發(fā)育和抗逆反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。我們前期的研究發(fā)現(xiàn)，外源丙烯（乙烯功能類似物）處理可以誘導(dǎo)香蕉果

2、實(shí)耐冷性，乙烯和成熟誘導(dǎo)了香蕉MaNAC1和MaNAC2的表達(dá)。然而，MaNAC1/2是如何調(diào)控丙烯誘導(dǎo)的香蕉果實(shí)耐冷性以及成熟的，是否還有其它家族成員的NAC轉(zhuǎn)錄因子參與對(duì)果實(shí)成熟的調(diào)控，還不清楚。本論文中，我們深入分析了MaNAC1/2及其它家族成員的NAC轉(zhuǎn)錄因子在香蕉果實(shí)誘導(dǎo)耐冷性和成熟調(diào)控中的作用機(jī)制。主要結(jié)果如下：
　　1.MaNAC1通過與ICE1-CBF冷信號(hào)通路互作來參與丙烯誘導(dǎo)的香蕉果實(shí)耐冷性。通過熒光定量分析

3、，發(fā)現(xiàn)MaNAC1的表達(dá)受低溫誘導(dǎo)，外源丙烯在減輕香蕉果實(shí)冷害的同時(shí)亦明顯促進(jìn)了MaNAC1在低溫下的表達(dá)。原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)分析顯示，低溫及外源乙烯均可以顯著誘導(dǎo)MaNAC1基因啟動(dòng)子的活性，這進(jìn)一步說明MaNAC1能夠響應(yīng)低溫逆境，并與丙烯誘導(dǎo)的耐冷性有關(guān)。更為重要的是，通過酵母單雜交、凝膠阻滯分析和瞬時(shí)表達(dá)分析實(shí)驗(yàn)，證實(shí)MaNAC1是MaICEl的直接靶基因，低溫增強(qiáng)了MaICE1結(jié)合MaNAC1啟動(dòng)子的能力，并且受到磷酸化修飾的影

4、響。
　　2.香蕉果實(shí)成熟過程中，MaNAC1/2與RING類E3泛素連接酶MaXB3相互拮抗地影響乙烯信號(hào)和合成。通過轉(zhuǎn)錄活性分析，發(fā)現(xiàn)MaNAC1和MaNAC2是轉(zhuǎn)錄抑制子。經(jīng)凝膠阻滯分析、染色質(zhì)免疫共沉淀和瞬時(shí)表達(dá)分析，表明MaNAC1和MaNAC2可以直接結(jié)合乙烯信號(hào)負(fù)調(diào)控因子MaRTH1和MaERF11的啟動(dòng)子并抑制其表達(dá)。蛋白質(zhì)互作和泛素降解實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，RING類E3泛素連接酶MaXB3與MaNAC2、MaACS1和Ma

5、ACO1互作，并通過26S蛋白酶體途徑泛素化降解 MaNAC2、MaACS1和MaACO1，進(jìn)而削弱MaNAC2的轉(zhuǎn)錄抑制能力和乙烯合成。更有意思的是，MaNAC1和MaNAC2還可以直接結(jié)合MaXB3的啟動(dòng)子并抑制其表達(dá)，反饋抑制MaXB3介導(dǎo)的泛素化降解，維持MaNAC2、MaACS1和MaACO1的蛋白穩(wěn)定性。
　　3.MaSPL1、MaMADS1和MaNAC10-12之間通過形成一個(gè)調(diào)控乙烯合成的級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，來參與香蕉果實(shí)成

6、熟過程。為了挖掘與MaNAC1/2作用機(jī)制不同的其它家族成員的NACs，從香蕉基因組中分離了11個(gè)NAC基因，命名為MaNAC7-17。通過表達(dá)分析和轉(zhuǎn)錄活性檢測，從中挑選出了成熟過程中明顯上調(diào)的且為轉(zhuǎn)錄激活子的MaNAC10-11和明顯下調(diào)的且為轉(zhuǎn)錄抑制子的MaNAC12-14進(jìn)行后續(xù)分析。結(jié)果顯示，MaNAC10和MaNAC11協(xié)同性的直接激活MaACS1和MaACO1的表達(dá)，MaNAC12則抑制MaACS1和MaACO1的表達(dá)。進(jìn)