柑橘转录因子CsAGL6和CsPIFL对品质相关代谢途径的影响

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柑橘是世界上产量最大的水果,随着人们生活水平的提升,对其品质要求也越来越高。柑橘中含有丰富的初生和次生代谢产物,共同构成柑橘的营养、色泽、风味等品质,因此研究代谢通路及其调控可以为改善品质奠定理论基础。CsAGL6属于MADS-box家族与花发育密切相关的转录因子,CsPIFL则属于bHLH家族中与光敏色素互作的转录因子,目前对这两个转录因子在植物中初生及次生代谢路径上的调控功能未见报道。因此,本研究通过代谢产物测定、烟草双荧光素酶瞬时表达实验及酵母单杂交点对点实验,分析CsAGL6和CsPIFL转录因子对柑橘品质形成代谢产物含量的影响及对相关基因表达的调控机制。主要研究结果如下:1.CsAGL6转录因子:(1)对CsAGL6超表达红马叙愈伤组织进行次生和初生代谢产物含量测定,结果表明:与对照相比,类黄酮下游物质、挥发性物质d-柠檬烯含量下降、初生代谢产物(除氨基酸类和柠檬酸外)含量均显著下降,类胡萝卜素含量上升;(2)通过烟草双荧光素酶瞬时表达实验证明CsAGL6转录因子可以显著抑制苯丙烷代谢途径上的RHM1、CCO2、F3H/FLS、F3’H并显著激活CCR1、A3OG1、HCT和PAL基因的表达,同时显著激活类胡萝卜素代谢途径上的NCED6和ZEP2的表达。因此,CsAGL6转录因子通过结合多个不同代谢途径的结构基因并调控其表达,最终影响柑橘品质形成。2.CsPIFL转录因子:(1)对CsPIFL超表达番茄果皮组织和果肉组织次生和初生代谢产物含量测定,结果表明,与野生型番茄相比,类胡萝卜素中的八氢番茄红素、六氢番茄红素和番茄红素含量显著下降,类黄酮类物质大部分含量上升,但聚甲氧基黄酮类含量下降,初生代谢产物含量显著上升;(2)酵母单杂交点对点实验表明,CsPIFL转录因子可以与ABA2、CCD4、CAO、CCO、ANR、SOD基因互作;(3)烟草双荧光素酶瞬时表达实验表明CsPIFL转录因子可以显著抑制类胡萝卜素代谢途径上的ABA2、激活CCD4基因的表达,也可以显著抑制苯丙烷代谢途径上的ANR、F3’H、F3H并激活CCO基因的表达,并显著抑制叶绿素降解途径上的RCCR、激活CAO基因的表达,同时激活过氧化物酶形成途径SOD基因的表达。由此可见,CsPIFL转录因子参与多条代谢路径的调控,影响番茄果实的各项品质。因此,本研究验证了CsAGL6和CsPIFL两个转录因子通过与类胡萝卜素、苯丙烷、叶绿素及挥发性物质等代谢途径上多个基因启动子的结合,调控了基因的表达及其代谢产物的形成,部分解释了品质形成过程中不同代谢物形成的关联性,对品质相关代谢网络的构建有重要意义。
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