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番茄NAC轉錄因子SlNAP1直接調控赤霉素依賴性的果實成熟的研究新進展

瀏覽次數:1428 發布日期:2024-7-4  來源:本站 僅供參考,謝絕轉載,否則責任自負
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近日,甘肅農業大學園藝學院廖偉彪團隊,在番茄 NAC 轉錄因子 SlNAP1 直接調控赤霉素依賴性的果實成熟的研究中,取得了新進展,相關研究成果已經發表在國際知名期刊《Cellular & molecular biology letters》(IF=9.2、一區期刊)上。

在番茄(Solanum lycopersicum)的生長過程中,其果實的成熟是由成熟相關基因通過選擇性表達來進行調控的,該過程受轉錄因子(TFs)控制。在各種植物特異性TF家族中,無頂端分生組織(NAM)、擬南芥激活因子1/2(ATAF1/2)以及杯狀子葉2(CUC2;NAC)TF家族尤為顯著,在植物生理活動中發揮著重要作用,如果實成熟(FR)。盡管在番茄基因組中發現了許多NAC基因,但關于NAC成員對FR影響的信息有限,并且缺乏對其靶基因的研究。

在高等植物的生長和發育過程中,赤霉素(GA)是一種至關重要的的植物激素,在植物生長的各個關鍵階段,如種子發芽、葉片展開、開花、結果以及后續的生長過程中,都發揮著作用。因此,眾多研究都聚焦于探討GA對種子發育和果實生長的影響。

研究發現,利用 GA 可以提高抗壞血酸、可溶性固形物和果實重量的濃度,從而改善番茄果實的堅實度。研究還表明,通過過表達番茄果實組織中的 GA 分解基因 SlGA2ox1 來抑制 GA 的水平,可能會導致早熟,這表明 GA 在番茄的 FR 過程中起著負面作用。而番茄基因組中存在三種GA受體,分別是SlGID1a、SlGID1b1和SlGID1b2,這些受體被認為介導特定的GA反應。盡管已有研究指出某些TFs可能參與了FR中GA的調控,但對于其詳細的調控機制,特別是NAC TFs 的調控機制,目前仍缺乏深入的了解。

在這項研究中,作者重點關注了SlNAP1,這是一種正向影響番茄FR的NAC TF。利用CRISPR/Cas9技術,作者發現slnap1突變體在乙烯生成和果實顏色變化方面相較于野生型(WT)表現出延遲現象。通過酵母單雜交(Y1H)和雙熒光素酶報告基因(DLR)實驗,還證實了SlNAP1能夠直接結合到兩個關鍵基因的啟動子區域,這兩個基因參與GA的降解,即SlGA2ox1和SlGA2ox5,從而激活它們的表達。此外,通過酵母雙雜交(Y2H)、雙分子熒光互補(BIFC)和熒光素酶(LUC)檢測,作者揭示了SlNAP1與SlGID1之間的相互作用。這些發現表明,SlNAP1通過直接激活GA降解基因來正向調控果實成熟。另外,SlNAP1與SlGID1的相互作用可能也在SlNAP1誘導的FR中發揮作用。總體而言,此項研究為 NAC TFs 通過 GA 途徑調節番茄 FR 的分子機制提供了重要的見解。

文章中,在進行螢火蟲熒光素酶互補實驗時,使用了博鷺騰 PlantView系列植物活體成像系統進行檢測。
 
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論文鏈接:
https://doi.org/10.1186/s11658-024-00577-7

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