钙调蛋白CpCML15和CpCML16与乙烯信号协同调控番木瓜成熟衰老的机理研究

批准号:
31701970
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
朱孝扬
依托单位:
学科分类:
C1509.园艺作物采后生物学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李雪萍、陈维信、丁晓春、高启阳、宋遵阳、肖双灵、覃佳佳
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中文摘要
番木瓜采后极易成熟衰老和品质劣变。Ca2+是植物重要的第二信使,在调节果蔬采后生理起着重要作用。本项目组前期研究结果表明采后钙处理能有效延缓番木瓜果实成熟及品质劣变,并发现番木瓜同源钙调蛋白类蛋白基因CpCML15和CpCML16的表达与果实成熟密切相关,分别受乙烯正调控和负调控,推测CpCML15和CpCML16可能通过与乙烯信号相关蛋白互作协同调控果实成熟。为证明此假说,拟系统研究钙处理对番木瓜采后成熟衰老及品质的影响,分析CpCML15和CpCML16的相关特性,通过番茄异源转基因分析,探究CpCML15和CpCML16调控果实成熟的功能,同时利用酵母双杂交技术筛选相关互作蛋白,重点研究乙烯信号相关蛋白,分析其与乙烯信号的关系,以新的角度揭示CpCML15和CpCML16与乙烯信号协同调控番木瓜果实成熟衰老的分子机制,以期为钙处理调控番木瓜果实成熟衰老的应用研究提供理论基础和新思路。
英文摘要
Papaya (Carica papaya L.) fruit ripen and break up rapidly after harvest. Ca2+ serves as the second message, which playing important roles in regulating the physiology of postharvest fruit and vegetable. Our preliminary results showed that postharvest calcium treatment could efficiently delay papaya fruit ripening and quality deterioration, and we also found that the expression of the paralogous genes, CpCML15 and CpCML16, are closely associated with fruit ripening, which positively and negatively regulated by ethylene,respectively. We propose that CpCML15 and CpCML16 interact with proteins related to the ethylene signal pathway to co-regulate the fruit ripening process. To prove the hypothesis, in this project, we plan to comprehensively study the effects of calcium treatment on postharvest ripening and quality of papaya fruit. The related profiles of CpCML15 and CpCML16 will be analyzed. Transgenic tomato will be employed to clarify the roles of CpCML15 and CpCML16 in fruit ripening. The target proteins of CpCML15 and CpCML16 will screen by the yeast two-hybrid technique and confirm by other tools, which will mainly focus on the proteins related to ethylene signal pathway, for further understand the relationship between CpCML15 and CpCML16 and ethylene signal. The results of this project will not only explore the molecular mechanism of calcium, CpCML15 and CpCML16, and ethylene signal in co-regulating fruit ripening and senescence, but also provide the theoretical guidance for the application research of papaya fruit ripening regulation.
番木瓜(Carica papaya L.)是热带亚热带地区重要的经济作物,具有很高的营养价值和经济价值,在我国南方地区广泛种植。作为典型的呼吸跃变型果实,采后很快成熟衰老和品质劣变。钙处理有效减少果实采后生理病害和延缓果实衰老,钙作为一种重要的第二信使,在园艺产品的采后保鲜、调节生理功能等过程中起着重要作用。本项目以番木瓜为试验材料,筛选了合适的钙处理方法;以番木瓜1-MCP处理转录组数据为基础,分析了与果实成熟以及果实后熟障碍相关的差异表达基因,筛选出重要的成熟关键基因,系统分析了钙调蛋白(CML)基因家族的表达特性;选择CpCML15/16和其互作蛋白CpPP2Cs家族为研究对象,分析其基因功能及作用机制。研究结果表明,合适的钙处理(2.5%的CaCl2水溶液浸泡15min),有效延缓番木瓜果实成熟衰老,保持番木瓜果实品质。基于转录组测序分析,筛选出与番木瓜果实成熟及后熟障碍密切相关的代谢通路基因,包括植物激素信号通路、碳代谢通路、淀粉和糖代谢通路、钙信号通路等;代谢组测序分析发现类黄酮、脂质、酚酸、生物碱和有机酸等与果实成熟及后熟障碍密切相关,其中能量代谢在果实成熟过程中起着重要的作用。以与果实成熟相关性最显著的CpCML15/16为诱饵,筛选到其互作蛋白CpPP2Cs并通过酵母双杂交和BiFC试验验证了其互作关系。蛋白特性分析显示CpCML15/16为核蛋白,具有钙结合能力,而CpPP2C46/47/65定位于细胞膜和细胞核。CpCML15/16与CpPP2Cs互作抑制了CpPP2Cs去磷酸化酶活性,从而进一步影响ABA信号通路,影响果实成熟进程。相对于野生型植株,番茄异源超表达CpCML15加速了果实成熟进程,表明CpCML15在果实成熟中起着重要作用;同时超表达植株表现出更强的抗冷性,可能参与了果实的低温胁迫应答。本项目初步揭示钙及钙调蛋白CpCML15/16与ABA信号协同调控番木瓜成熟衰老中的作用机制,为研发番木瓜保鲜新技术提供理论参考。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3390/ijms22020916
发表时间:2021-01-18
期刊:International journal of molecular sciences
影响因子:5.6
作者:Zheng S;Hao Y;Fan S;Cai J;Chen W;Li X;Zhu X
通讯作者:Zhu X
Transcriptomic analysis reveals key factors in fruit ripening and rubbery texture caused by 1-MCP in papaya
转录组分析揭示了 1-MCP 引起木瓜果实成熟和橡胶质地的关键因素
DOI:10.1186/s12870-019-1904-x
发表时间:2019-07
期刊:BMC Plant Biology
影响因子:5.3
作者:Zhu Xiaoyang;Ye Lanlan;Ding Xiaochun;Gao Qiyang;Xiao Shuangling;Tan Qinqin;Huang Jiling;Chen Weixin;Li Xueping
通讯作者:Li Xueping
Genome-wide identification and expression analyses of the calmodulin and calmodulin-like proteins reveal their involvement in stress response and fruit ripening in papaya
钙调蛋白和钙调蛋白样蛋白的全基因组鉴定和表达分析揭示了它们参与木瓜的应激反应和果实成熟
DOI:10.1016/j.postharvbio.2018.04.010
发表时间:2018-09-01
期刊:POSTHARVEST BIOLOGY AND TECHNOLOGY
影响因子:7
作者:Ding, Xiaochun;Zhang, Linpeng;Zhu, Xiaoyang
通讯作者:Zhu, Xiaoyang
DOI:10.1016/j.scienta.2019.04.069
发表时间:2019
期刊:Scientia Horticulturae
影响因子:--
作者:Gao Qiyang;Xiong Tiantian;Li Xueping;Chen Weixin;Zhu Xiaoyang
通讯作者:Zhu Xiaoyang
The interaction of CpEBF1 with CpMADSs is involved in cell wall degradation during papaya fruit ripening
CpEBF1 与 CpMADSs 的相互作用参与木瓜果实成熟过程中细胞壁的降解
DOI:10.1038/s41438-018-0095-1
发表时间:2019-01-01
期刊:HORTICULTURE RESEARCH
影响因子:8.7
作者:Ding, Xiaochun;Zhu, Xiaoyang;Li, Xueping
通讯作者:Li, Xueping
类钙调蛋白CpCML15参与CpPP2Cs去磷酸化修饰调控番木瓜果实成熟分子机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:朱孝扬
- 依托单位:
钙调蛋白CpCML15与PP2C互作参与钙信号与ABA信号调控番木瓜果实成熟机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:朱孝扬
- 依托单位:
国内基金
海外基金
