柿原花青素前体跨膜及转运相关基因MATE、GST的表达分析及功能验证

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:quzg2008
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柿果肉液泡中积累大量的原花青素(PAs)是导致果肉产生涩感的主要原因,虽然PAs的前体物质产生于细胞质,但其最终聚合与存储均在液泡中。已有研究表明MATE是一类转运蛋白,能转运原花青素的前体物质进入液泡,也有研究表明不同物种GST能向液泡定向转运花青素或原花青素的前体等类黄酮物质进入液泡,但柿中这两类基因的功能尚不清楚。本研究以中国甜柿‘罗田甜柿’(Diospyros kaki Thunb.‘Luotian Tianshi’,C-PCNA)为试材,以非完全甜柿‘磨盘柿’(‘Mopanshi’,non-PCNA)和日本甜柿‘阳丰’(‘Youhou’,J-PCNA)为对照,研究柿果肉中可溶性、不溶性PAs的相对含量以及单果中可溶性、不溶性PAs的含量的动态变化;分析Dk MATE1、Dk GSTL基因在不同脱涩类型(C-PCNA、non-PCNA、J-PCNA)、不同发育时期、不同组织部位的表达模式;在‘磨盘柿’、‘恭城水柿’和‘次郎’中通过遗传转化(叶盘)法,分别超表达和干涉Dk MATE1/Dk GSTL基因,分析转基因材料中PAs合成相关的结构基因和调控基因的表达情况,通过分析Dk MATE1和Dk GSTL与结构基因表达量模式的关系,推测它们在PAs前体转运中的作用并讨论其在中国甜柿自然脱涩中可能的作用。主要结果如下:1)不同脱涩类型柿每果PAs含量、PAs相对含量随果实发育的变化。可溶性、不溶性和PAs百分含量均在2.5 WAB(花后2.5周)最高,随果实生长发育其含量逐渐降低。‘阳丰’在10 WAB其可溶性PAs百分含量下降至0.2%以下,完成自然脱涩,而‘罗田甜柿’和‘磨盘柿’尚未脱涩,到25 WAB‘罗田甜柿’自然脱涩,但‘磨盘柿’可溶性PAs含量以及PAs百分含量仍然较高,不能自然脱涩。与日本甜柿‘阳丰’不同的是,在10和15 WAB之间‘罗田甜柿’其不溶性PAs百分含量具有上升趋势。2)Dk MATE1和Dk GSTL在不同脱涩类型、发育时期及部位中的表达。Dk MATE1在叶中表达量最高,Dk GSTL在萼片表达量最高,表明两基因为非果实特异性表达基因。Dk MATE1在‘罗田甜柿’10和15 WAB表达量有上升趋势,而在‘阳丰’中表达下调,且表达量低于‘罗田甜柿’,推测Dk MATE1编码的跨膜转运蛋白对PAs前体的运输有选择偏好性,从而导致中国甜柿与日本甜柿PAs成分差异,致使两者自然脱涩机理的不同。3)Dk MATE1和Dk GSTL的功能验证。利用农杆菌介导的遗传转化法在‘磨盘柿’、‘恭城水柿’和‘次郎’中超表达、干涉Dk MATE1和Dk GSTL,经鉴PCR初步定获得阳性转基因材料,阳性率介于3.41%-9.49%之间。对转基因材料中PAs合成相关基因的表达,其结果显示Dk MATE1和Dk GSTL对Dk ANR、Dk MYB4和Dk PA1的表达影响较大。超表达Dk MATE1和Dk GSTL后,上述3个基因表达上调明显,推测细胞质中PAs前体物质转运基因的超表达,能增强对上游前体合成基因的表达,同时干涉Dk MATE1和Dk GSTL,上述3基因的表达量急剧降低,说明他们能协调PAs前体的合成及转运能力。4)ZT浓度对转基因‘恭城水柿’和‘次郎’叶片再生的影响。在DKW培养基上,ZT 4.0 mg/L、IAA 0.1 mg/L能在2-3个月诱导出不定芽,且不定芽生成率高达133.33%。
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