蛋白酶体基因PBB在矮牵牛花朵衰老过程中的作用机制解析
蛋白酶体基因PBB在矮牵牛花朵衰老过程中的作用机制解析
花朵衰老是影响花卉观赏品质的重要因素,延缓花朵衰老、延长花开放时间是目前花卉观赏品质研究的热点问题。已经明确,使用蛋白酶体抑制剂处理鲜切花,可以延长花朵寿命。但是,蛋白酶体如何调节花朵衰老的机制至今还不明确。本文以矮牵牛(Petunia hybrid cv.'Primetime Blue'和'Mitchell diploid')为试验材料,通过对蛋白酶体相关基因的筛选,发现蛋白酶体核心颗粒基因PBB对矮牵牛花朵衰老进程有重要作用,同时对PBB影响花朵衰老进程的调节机理进行了分析,获得的主要结果如下：1)分离得到蛋白酶体核心颗粒基因PBB。使用诱导遗传转化的方法获得矮牵牛PBB沉默植株。DEX诱导后,PBB沉默植株的花朵寿命明显延长,花开放时间可达到对照花朵的3倍,衰老标记基因SAGs的表达量明显下降。2)通过对PBB沉默矮牵牛花朵蛋白的研究发现,PBB沉默后,赤霉素信号传导过程中的重要蛋白GAI蛋白表达水平上升。使用诱导表达遗传转化体系获得gai过表达植株。对花朵开放进程的观察发现,gai过表达植株花朵寿命明显高于野生型,衰老标记基因SAGs表达量低于野生型花朵,与PBB沉默植株一致。这些结果表明GAI蛋白是PBB影响花朵衰老的靶蛋白之一。3)在矮牵牛中,分离得到1394bp的PhFBH4基因。该基因在衰老叶片和花朵中高量表达,且被多种激素和非生物逆境诱导。与对照植株相比,矮牵牛PhFBH4过表达植株花朵中SAGs、ACO1及ACSl基因表达量升高,且乙烯的生成量也升高,而花朵的开放寿命缩短。PhFBH4沉默植株则表现出相反的表型。这些结果表明PhFBH4在矮牵牛PBB-GAI影响花朵衰老的网络中发挥作用。这一结果与已有的研究“AtFBH4转录因子与GAI蛋白互作”的结论相一致。综上所述,蛋白酶体核心颗粒基因PBB在矮牵牛花朵衰老进程中起重要作用。PBB组成的蛋白酶体复合物通过降解GAI蛋白,促进GAI蛋白互作因子PhFBH4及下游乙烯生物合成基因ACOI/ACS+I等的表达,从而影响了乙烯的合成,调节了花朵的衰老。本研究结果为蛋白酶体相关基因影响矮牵牛花卉开放寿命的调节机制解析提供了新的数据。
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