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脱落酸激素诱导拟南芥幼苗中花青素的合成

浏览:46 发表时间:2020-10-12 15:13:13

文章作者:陈俊洁,梅松,胡彦如

发表单位:热带植物资源可持续利用重点实验室 中国科学院

 

背景:

近年研究发现,ABA激素能够促进某些植物果实中花青素的合成和积累,例如,通过施加外源激素可激活或抑制花青素合成相关基因的表达来控制水果中花青素的积累。但是ABA激素为什么能影响花青素的合成和积累的分子机制,研究报道较少。

背景知识:

1:参与花青素合成途径的基因可分为结构基因和调控基因两类。结构基因包括早期生物合成基因(如CHS、CHI和F3H)和晚期生物合成基因(如DFR、ANS和UF3GT)

2:MYB、bHLH和WD40调控因子通常形成三元MBW复合物发挥调节作用,直接调控花青素合成基因的表达,如DFR、BAN、LDOX、TT12、TT19和AHA10

 

研究内容:

本研究以拟南芥为实验材料,进一步探究了ABA对植物花青素合成的分子机制。本研究发现,野生型拟南芥植物在不同浓度ABA处理时幼苗茎尖花青素的积累明显增多,且与ABA浓度的变化呈正相关。

实时荧光定量PCR(qRT-PCR)实验进一步验证了ABA处理能够导致LODX、DFR和UF3GT等花青素合成结构基因的表达量升高,并且随着ABA浓度的增加呈递增趋势。

进一步研究发现,ABA促进花青素的合成可能部分依赖于MBW复合体中的核心转录因子,如TTG1、TT8及MYB75等。蛋白相互作用实验发现MYB75、MYB113、TT8和TTG1等蛋白能与ABI5转录因子相互作用,从而在分子水平证明了ABA信号途径与花青素合成之间的内在联系。

综上所述,本研究初步揭示了ABA激素信号调控拟南芥幼苗花青素合成的分子机制。

 

 

实验思路:

1、表型测定:ABA处理下花青素含量测定


 

图1 ABA诱导野生型拟南芥幼苗中花青素的合成。随着ABA浓度增加,花青素含量增加,表明花青素的积累与ABA浓度的变化呈正相关

2、基因表达量测定:监测ABA处理条件下,与花青素相关基因表达量变化


 

图2 ABA诱导拟南芥花青素合成相关基因的表达。

结果显示,在ABA处理的植物中,C4H、DFR、LODX和UF3GT等花青素结构基因的表达显著增加,并且随着ABA浓度增加呈正相关关系。除此之外,MYB75、MYB90、TT8、GL3、EGL3、TTG1、TT2和HY5等调节基因的表达水平也受ABA的诱导。上述实验结果说明,ABA激素能够通过上调某些花青素合成相关基因的表达水平来诱导拟南芥幼苗中花青素的合成。

 

通过BiFC和Y2H实验,建立花青素相关基因与ABA相关基因联系


 

 

图3:ABA相关的ABI5转录因子与花青素合成相关的调控基因TT8、MYB75和TTG1等蛋白在酵母中相互作用

试验中将相关的诱饵质粒和猎物质粒共转入酵母细胞中,结果显示ABI5与MYB75、MYB90、MYB113、MYB114、TT8和TTG1在酵母细胞中均有强相互作用。

 

综上所述,该研究认为ABA信号诱导拟南芥幼苗中花青素的积累,并可能通过ABI5与MBW复合体协同作用调控花青素的合成。


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