乙烯調(diào)控早熟蘋(píng)果果實(shí)軟化和裂果機(jī)理的初步研究.pdf

1、由硬度和脆度構(gòu)成的果實(shí)質(zhì)地品質(zhì)是蘋(píng)果品質(zhì)的重要構(gòu)成因素之一。它不僅影響蘋(píng)果的鮮食品質(zhì)，也是限制蘋(píng)果貯運(yùn)品質(zhì)的重要因素。因此探討蘋(píng)果質(zhì)地品質(zhì)形成的機(jī)理也具有重要的意義。本課題組育成的早熟蘋(píng)果新品種‘泰山早霞’綜合經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良，但依然存在果實(shí)容易軟化變綿這一早熟蘋(píng)果的共性問(wèn)題，特別是全紅期采收的果實(shí)在室溫條件下存放3～5d后就軟化變綿甚至裂果，嚴(yán)重影響了蘋(píng)果的品質(zhì)。因此研究早熟果實(shí)質(zhì)地品質(zhì)的形成機(jī)理，改善早熟蘋(píng)果果實(shí)質(zhì)地品質(zhì)是當(dāng)前培育優(yōu)質(zhì)早

2、熟蘋(píng)果品種急需解決的問(wèn)題。
　　 本文以‘泰山早霞’蘋(píng)果為試材，分別測(cè)定果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育期和貯藏期以及采后用乙烯抑制劑1-MCP處理果實(shí)的內(nèi)源乙烯合成，PG酶活性和果實(shí)硬度的變化?？寺×宋鍌€(gè)乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的調(diào)控基因（ZMdEIL1、ZMdEIL2、ZMdEIL3、ZMdERF1和ZMdERF2）和一個(gè)功能基因ZMdPG1，并研究乙烯信號(hào)調(diào)控基因和ZMdPG1在蘋(píng)果果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育和成熟軟化過(guò)程中的表達(dá)模式，以及對(duì)1-MCP(1.0μl

3、·L-1)處理的應(yīng)答模式，鑒別參與蘋(píng)果果實(shí)成熟軟化的重要基因;驗(yàn)證乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)控基因和功能基因ZMdPG1的作用;初步探索乙烯信號(hào)編碼基因?qū)δ芑騔MdPG1的調(diào)控作用，明確乙烯與蘋(píng)果果實(shí)軟化和裂果的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.‘泰山早霞’果實(shí)成熟過(guò)程中，內(nèi)源乙烯大量積累，PG酶活性急劇增加，果實(shí)硬度快速下降;乙烯抑制劑1-MCP能夠抑制內(nèi)源乙烯合成，同時(shí)PG酶活性下降，果實(shí)硬度軟化趨勢(shì)被延緩，果實(shí)裂果現(xiàn)象也被抑

4、制。
　　 2.在‘泰山早霞’果實(shí)整個(gè)發(fā)育過(guò)程中ZMdERF1基因持續(xù)性表達(dá);ZMdEIL2基因的表達(dá)量在果實(shí)發(fā)育前期和后期均較高，中期比較低;而且，ZMdERF1和ZMdEIL2基因的表達(dá)豐度均在花后65d即內(nèi)源乙烯開(kāi)始大量積累時(shí)增高;ZMdERF2基因的表達(dá)量在花后75d升高;ZMdE IL1和ZMdEIL3基因的表達(dá)量在果實(shí)的整個(gè)發(fā)育過(guò)程中都較低。ZMdPG1基因的表達(dá)量在果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中較低，在軟化果實(shí)和裂果果實(shí)中顯著

5、增強(qiáng)。用乙烯抑制劑1-MCP處理果實(shí)后，伴隨著內(nèi)源乙烯積累的迅速降低，ZMdPG1、ZMdERF1、ZMdEIL1和ZMdEIL2基因的轉(zhuǎn)錄明顯被抑制，ZMdERF2的表達(dá)也降低，ZMdEIL3基因的表達(dá)未有明顯的變化。ZMdPG1、ZMdERF1、ZMdERF2和ZMdEIL2基因的表達(dá)響應(yīng)內(nèi)源乙烯的調(diào)控，并協(xié)同調(diào)節(jié)蘋(píng)果果實(shí)的成熟軟化和裂果。
　　 3.利用RT-PCR技術(shù)克隆了ERFs家族的ZMdERF1和ZMdERF2，E

6、IN3/EILs家族的ZMdEIL1、ZMdEIL2、ZMdEIL3和功能基因ZMdPG1;其中，ZMdERF1和ZMdERF2的氨基酸序列包含ERFs家族的兩個(gè)保守區(qū)域YRG和RAYD，ZMdEIL1、ZMdEIL2和ZMdEIL3的氨基酸序列含有EIN3/EILs家族的特征元件AD、BDⅠ、BDⅡ、BDⅢ、BDⅣ、BDV和PR，并采用High-tail PCR克隆得到ZMdP G1的啟動(dòng)子，它包含有多個(gè)調(diào)控元件，如:A-box、AT

7、-rich sequence、 BoxⅠ、G-Box、BoxⅢ、CCGTCC-box、CGTCA-motif等。亞細(xì)胞定位顯示ZMdEIL1、ZMdEIL2、ZMdEIL3、ZMdERF1和ZMdERF2均定位在細(xì)胞核內(nèi)，ZMdPG1定位在細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)膜中。
　　 4.在擬南芥中超表達(dá)ZMdP G1基因，加速了果皮細(xì)胞壁的降解，細(xì)胞與細(xì)胞之間的結(jié)合力減弱從而引發(fā)果皮縫合處的細(xì)胞分離，導(dǎo)致果莢提早開(kāi)裂，而反義ZMdP G1轉(zhuǎn)基因

8、擬南芥抑制了果莢正常開(kāi)裂。在番茄中超表達(dá)ZMdP G1基因引起大量落花和果實(shí)不完全發(fā)育。
　　 5.ZMdP G1啟動(dòng)子上含有多個(gè)調(diào)控元件，其中包括蛋白結(jié)合元件BOXⅢ，但由ZMdP G1啟動(dòng)子合成的探針不與ZMdERF1蛋白結(jié)合，表明ZMdERF1不直接調(diào)控目的基因ZMdPG1。
　　 6.蘋(píng)果乙烯信號(hào)編碼基因之間存在相互作用，ZMdERF1/ZMdEIL2組合之間和ZMdERF2/ZMdEIL2組合之間分別存在互補(bǔ)關(guān)