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ALA相关文章|ALA诱导苹果花青苷积累的分子机制研究

2024-01-08  来自: 南京BETWAY必威生物科技有限公司 浏览次数:479

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克日 ,南京农业大学园艺学院汪良驹教授团队研究论文《Transcription factor MdNAC33 is involved in ALA-induced anthocyanin accumulation in apples》在国JIZHU名期刊《Plant Science》上在线揭晓。该研究探讨了NAC转录因子加入ALA诱导苹果花青苷积累的分子机制 ,为ALA在GAO品质苹果生产上推广应用提供了新的理论依据。


研究配景

  5-氨基乙酰丙酸(ALA)是一种新型天RAN植物生长调理物质 ,能够增进多种果实花青苷积累。然而 ,其潜在的机制仍然不清晰。在先前的一项转录组研究中 ,我们发明多个转录因子(TFs)在ALA诱导苹果花青苷积累历程中具有主要作用。在本研究中 ,我们专门探讨了苹果NAC转录因子MdNAC33与ALA诱导的苹果花青苷积累的关系 ,并且运用多种分子生物学手段 ,剖析了MdNAC33调控ALA诱导花青苷积累的分子机制。


研究内容

1.ALA正向调控苹果MdNAC33的表达

  苹果果着实光照下果皮花青苷含量一直上升 ,其间MdNAC33表达量上升 ;若用外源ALA处置惩罚 ,则果皮花青苷积累更多 ,同时 ,MdNAC33表达量也上升更多 ,说明MdNAC33与ALA增进的花青苷积累保存正相关关系。我们克隆MdNAC33上游2000bp启动子序列 ,并毗连到GUS报告基因上游 ,瞬时转化苹果叶片 ,并用ALA处置惩罚。效果发明 ,ALA处置惩罚显著提高MdNAC33启动子的转录活性 ,说明MdNAC33可能加入ALA诱导的苹果花青苷积累。


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2.MdNAC33加入ALA诱导的花青苷的积累

  为了明确MdNAC33在ALA诱导的苹果花青苷积累中的作用 ,我们构建MdNAC33超表达与RNAi滋扰表达载体 ,并通过农杆菌转化法瞬时转化至苹果果皮或叶片 ,或者稳固转化至‘王林’苹果愈伤组织。效果发明 ,无论是哪个系统 ,超表达(OE-)MdNAC33均能显著提高苹果中花青苷含量 ,同时ALA具有增效效应 ;而滋扰(RNAi-)MdNAC33表达后 ,则苹果花青苷含量显著降低 ,且ALA能缓解这种抑制效应。别的 ,RT-qPCR检测发明 ,MdbHLH3、MdDFR和MdANS在转基因苹果中的表达量爆发显着转变 ,体现着这些基因可能作为MdNAC33下游靶基因 ,配合加入苹果花青苷合成调控。


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2. MdNAC33加入ALA诱导苹果花青苷的生物合成的功效剖析



3.MdNAC33与MdbHLH3、MdDFR和MdANS的启动子团结并激活其转录

  由于MdbHLH3、MdDFR和MdANS在转基因苹果中的相对表达量泛起显着转变 ,意料 ,MdNAC33可能通过激活这些基因的表达来调理花青苷积累。于是 ,我们克隆了这些基因上游2000bp的启动子区。通过酵母单杂(Y1H)发明 ,MdNAC33可以与MdbHLH3、MdDFR和MdANS启动子团结。EMSA实验也证实晰这种团结。同时 ,我们开展双荧光素酶及GUS报告基因实验 ,证实MdNAC33可以激活MdbHLH3、MdDFR和MdANS的启动子。其中 ,MdNAC33转录激活的MdbHLH3可以增进MdDFR和MdUFGT转录 ,而MdNAC33转录激活的MdDFR和MdANS也增进花青苷合成。


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3. Y1HEMSA证实MdNAC33与花青苷合成和调控相关基因启动子团结


4.MdNAC33与MdMYB1互作 ,增进花青苷合成与积累

已知MBW (MdMYB1、MdbHLH3、MdbHLH33、MdTTG1)卵白复合物在苹果花青苷合成调理中施展主要作用。为了磨练MdNAC33与这些古板转录因子的关系 ,我们举行Y2H、LCI和BiFC实验。效果批注 ,MdNAC33与MdMYB1互作 ,并通事后者来上调MdUFGT和MdGSTF12表达 ,从而增进花青苷合成与积累。

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4. MdNAC33MdMYB1的互作剖析


综上所述 ,我们发明MdNAC33在ALA诱导苹果花青苷积累中起到要害作用 ;诖 ,我们提出MdNAC33加入ALA诱导苹果花青苷积累的模子。首先 ,ALA处置惩罚上调MdNAC33表达。然后 ,MdNAC33通过三种方法来增进花青苷合成与积累。一 ,直接激活MdDFR和MdANS表达 ;二 ,直接激活调理基因如MdbHLH3 ,进而上调结构基因如MdDFR和MdUFGT表达 ;三 ,与转录因子MdMYB1互作 ,增强MdMYB1与靶基因团结 ,增进MdUFGT和MdGSTF12表达 ,最终 ,使得ALA处置惩罚后的苹果花青苷积累显著增添。本研究效果为ALA调控苹果花青苷积累提供了新的理论证据。


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作者简介:

      论文DI作者为南京农业大学果树学博士生张留孜 ,通讯作者为汪良驹教授、仲岩副教授 ?蒲兄碚沤ㄦ谩⑺妒拷嵋瞪翰ā⑺妒垦芯可钛歉窈头较畈┦吭谑匝檠芯恳约奥畚淖蠢讨幸彩┱沽酥饕饔。

     汪良驹教授是江苏省植物心理学会植物生长物质与生长调控ZHUAN委员会主任。他于2000年起最先从事ALA在农林作物抗逆增产提质效应及其生物学基础研究。其研发的产品“金村秋”、“BETWAY必威”和“秀果美”等已经大面积应用于QUAN20多个省市区农业生产区。其团队先后获得20多项政府专项资金资助 ,在海内外学术期刊揭晓与ALA有关研究论文100余篇 ,GUO授权专利20余项 ,处于5-A农业领域研究前沿。



资助基金:

江苏省农业自主立异资金重大项目——CX(20)2023

国JIA自然科学基金——32172512 ,31772253

江苏省碳达峰碳中和前沿基础项目——BK20220005

江苏省高校优势学科项目

阅读文章:https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2023.111949 

要害词: ALA           

总部地点:南京市卫岗1号 电话:025-84395265  董事长:汪良驹  手机:13851564195

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