SlCBL1基因调控番茄果实成熟发育的分子机理

以番茄(Solanum lycopersicum L.)品种‘Micro Tom’为试材,从其果实中克隆得到番茄类钙调磷酸酶B基因(Tomato Calcineurin B-Like gene,SlCBL1),构建其带有报告基因的e-GFP植物表达载体,分析番茄果实中SlCBL1基因超表达与成熟发育进程的相互关系。结果显示:(1)与对照非转基因植株以及转空载植株相比,转SlCBL1基因番茄中SlCBL1基因过量表达,而且能够使番茄果实成熟期提前3~5d,表明SlCBL1基因可促进番茄果实成熟。(2)番茄果实成熟相关基因的表达量也受到不同程度调控,其中番茄成熟过程中的色素合成基因、乙烯路径基因以及果实成熟相关转录因子都受到强烈的调控,与对照相比表达量分别上调5~10倍。研究表明,SlCBL1基因能够促进番茄果实成熟,而且通过影响色素合成基因以及果实成熟相关转录因子来调控番茄果实成熟。     

番茄果实中乙烯与多聚半乳糖醛酸酶的关系

乙烯与多聚半乳糖醛酸酶(PG)都是果实成熟过程中关键的调节因子.一方面,在有乙烯合成缺陷的转反义ACS番茄和乙烯感受缺陷的Nr突变体番茄果实中PG基因表达量都明显下降,PG酶活性明显降低;用外源乙烯(100 μL/L)处理绿熟期番茄果实使PG基因的表达明显增强,而1-甲基环丙烯(1-MCP,1 μL/L)处理转色期番茄果实明显抑制PG基因表达.另一方面,转反义PG基因番茄果实乙烯释放量在授粉后低于其野生型,番茄乙烯受体基因LeETR4和乙烯反应因子LeERF2基因表达量比野生种低.PG降解果胶的产物D-GA(100 mg/L)促进未熟期番茄果实中的乙烯生成和LeETR4、LeERF2基因的表达.     

番茄果实成熟过程中番茄红素含量及合成相关基因表达的分析

以2个高代自交系粉果番茄MLK1和红果番茄FL1为材料,利用实时荧光定量PCR技术及色差仪法,对果实成熟过程中4个时期的番茄红素含量分析及八氢番茄红素合成酶(Psy1和Psy2)和番茄红素环化酶(Lcy)基因的表达进行研究。结果表明,在番茄果实成熟的过程中,番茄红素的含量也逐渐增高,在完熟期达到最高,且红果中的含量高于粉果中的。在2个番茄品种果实不同部位中,Psy1、Psy2和Lcy基因在果实逐渐成熟的过程中转录水平均逐渐增加,在完熟期表达量最高,且红果FL1中的表达量高于粉果MLK1表达量,果实中Psy基因的表达量高于Lcy基因的表达量。     

番茄果实转录因子CNR的原核表达与纯化及其抗体的制备

转录因子CNR(Colourless non-ripening)在果实的发育和成熟过程中起重要作用。目前关于番茄转录因子CNR的研究主要集中在转录水平,然而蛋白水平才是CNR发挥作用的水平。通过对CNR进行原核表达和纯化,并制备CNR的多克隆抗体,在蛋白水平上确定番茄转录因子CNR的表达模式。结果表明:pET-CNR重组载体具有正确的读码框,且与已发表的番茄CNR编码序列完全一致,并且在27 kD处有CNR蛋白表达,证明pET-CNR原核表达载体构建成功。诱导剂IPTG的最适宜浓度为1.0mmol/L,当用咪唑浓度为500 mmol/L的洗脱缓冲液洗脱层析柱时得到单一的CNR蛋白,并以此作为抗原免疫小鼠,制得效价高且特异性好的CNR蛋白多克隆抗体。最后研究不同成熟时期番茄果实CNR蛋白的表达模式,结果发现转录因子CNR在番茄果实的破色期起重要作用。     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶(Lcy)基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因(Pds)启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考。     

果实成熟过程相关调控基因研究进展

果实成熟过程中,多聚半乳糖醛酸酶（ＰＧ）参与果胶的分解,从而在果实软化中起作用,新近发现,果实软化过程中,协同展蛋白具有一定的作用：ＡＣＣ合成酶（ＡＣＳ）、ＡＣＣ氧化酶（ＡＣＯ）和ＡＣＣ脱氨酶与乙烯合成直接有关,ＡＣＳ是乙烯形成的关键酶,由多基因家族编码,各个基因协同表达,每一基因都有自己的转录特性,新近不断发现果实中ＡＣＳ基因家族中的新成员;ＡＣＯ是一种与膜结合的酶,这种酶具有结构上的立体专一性     

植物SPL转录因子研究进展

SPL(SQUAMOSA promoter-binding protein-like)是一类植物特有的转录因子, 在调控植物胚胎发育、间隔期长度、叶片发育、发育阶段转变、花和果实发育、育性、顶端优势、花青素积累、赤霉素响应、光信号转导及体内铜离子稳态平衡等方面发挥重要作用。SPL含有一个由80个氨基酸残基组成的高度保守的SBP结构域, 以此同下游靶基因启动子区域结合, 调控靶基因的表达。大多数SPL均具有miR156/157识别位点, miR156/157可以通过mRNA剪切或翻译抑制来调控SPL的表达。该文重点综述了植物SPL基因的结构、表达调控及生物学功能, 并对其研究前景进行了展望。     

果实成熟的分子生物学

就番茄和其它植物果实多聚半乳糖醛酸酶（PG）基因、ACC合成酶和ACC氧化酶基因等成熟相关基因的筛选、鉴定和表达及基因工程对调控果实硬度、色泽、风味等方面的应用与前景作了评述。     

果实特异性RNAi介导的Lcy基因沉默来增加番茄中番茄红素的含量

根据GenBank中番茄的番茄红素β-环化酶（Lcy）基因序列和八氢番茄红素去饱和酶基因（Pds）启动子序列设计特异引物从番茄基因组DNA中分别扩增出了Lcy基因的高度保守的长302bp的DNA片段和长1790的Pds启动子片段。根据RNAi的原理,将Lcy基因的DNA片段以正反两个方向通过一段内含子序列连接在一起形成RNAi片段,将该片段与Pds启动子一起插入到pVCT2020的表达载体中,通过农杆菌介导的方法转化番茄,获得转基因植株5棵,PCR检测证实外源片段已成功导入番茄基因组中。收获转色期后20d左右的完全成熟的番茄果实提取番茄红素进行含量分析,结果显示：转基因番茄果实中番茄红素的含量极大的增加了。上述结果表明：通过RNAi果实特异性的抑制类胡萝卜素代谢途径中生物合成酶基因的表达能够极大的增加番茄果实中番茄红素的含量。这为通过基因工程手段提高番茄果实中的营养价值提供了参考     

Fruit Development, Ripening and Quality Related Genes in the Papaya Genome

Papaya (Carica papaya L.) is the first fleshy fruit with a climacteric ripening pattern to be sequenced. As a member of the Rosids superorder in the order Brassicales, papaya apparently lacks the genome duplication that occurred twice in Arabidopsis. The predicted papaya genes that are homologous to those potentially involved in fruit growth, development, and ripening were investigated. Genes homologous to those involved in tomato fruit size and shape were found. Fewer predicted papaya expansin genes were found and no Expansin Like-B genes were predicted. Compared to Arabidopsis and tomato, fewer genes that may impact sugar accumulation in papaya, ethylene synthesis and response, respiration, chlorophyll degradation and carotenoid synthesis were predicted. Similar or fewer genes were found in papaya for the enzymes leading to volatile production than so far determined for tomato. The presence of fewer papaya genes in most fruit development and ripening categories suggests less subfunctionalization of gene action. The lack of whole genome duplication and reductions in most gene families and biosynthetic pathways make papaya a valuable and unique tool to study the evolution of fruit ripening and the complex regulatory networks active in fruit ripening.