课题基金 / 基金详情

乙烯响应因子ERF调控番茄不规则裂果的机理解析

批准号:
32072581
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
蒋芳玲
依托单位:
学科分类:
蔬菜与瓜果生长发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
蒋芳玲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
裂果严重影响番茄果实品质,制约番茄产业发展。但番茄裂果机理研究滞后。前期研究发现,乙烯响应因子(ERF)是调控番茄不规则裂果的关键基因之一,但ERF响应裂果的分子机理及调控网络尚未明晰。为此,申请者拟克隆调控番茄裂果关键ERF的基因全长并进行启动子分析,通过酵母单杂交筛选其上游调控因子,采用荧光素酶瞬时表达、EMSA等技术进行验证,明确ERF上游的调控因子并对其功能进行验证;通过表达特性、亚细胞定位明确ERF的基本特性,并利用超表达、基因沉默技术获得ERF的转基因番茄植株,进一步对番茄转基因株系及野生型进行转录组分析,明确ERF调控番茄裂果的机理及下游调控网络。结合申请者前期对耐裂果及易裂果材料的转录、翻译组测序和BSA-seq分析,揭示ERF调控番茄裂果的分子机理和调控网络,明确其关键调控单元。该研究一方面可丰富裂果的理论基础,另一方面可为番茄耐裂果性状的遗传改良提供有价值的基因资源。
英文摘要
Cracking seriously influences fruit quality and will then restrict the development of the tomato industry. However, the molecular mechanism of tomato cracking is lagging behind its development. Previous studies have shown that ethylene-responsive factor(ERF) was key factor related to fruit irregular cracking, but its molecular mechanism and regulatory network are still unclear. In this research, we will clone the key ERF that influences fruit irregular cracking followed by promoter analysis. Yeast one-hybrid will then be carried out to identify its upstream regulator. And in vivo luciferase transient expression and in vitro EMSA assay will be used to confirm its regulatory roles. Next, the key genes' expression profiles, subcellular localization, and generating its overexpression or gene silencing techniques will be adopted to verify the gene function. And transcriptional sequencing will be carried out with transgenic and wild-type plants to explore the downstream regulatory network. Combined with our previous transcriptome sequencing, ribo-seq and BSA-seq analysis, the current project will provide clues for illustrating the molecular mechanisms of ERF, regulatory network and key regulatory unit of fruit cracking, which can further our knowledge on fruit cracking. On the other hand, potential elite genes that can be used for cracking-oriented genetic engineering of tomato will be exploited.
裂果严重影响果实品质,制约果蔬产业发展,是果实类园艺作物生产中亟待解决的重要问题。番茄是全球产量最高的蔬菜作物,存在严重的裂果问题,但番茄裂果机理研究滞后,影响了耐裂果新品种的高效培育。为进一步明确番茄耐裂果机制,本项目以极耐裂果番茄(CR)‘樱桃番茄’和易裂果番茄(CS)‘LA2661’为植物材料,利用转录组(RNA-seq)和翻译组(Ribo-seq)技术,发现乙烯响应因子(SlERF2、SlERF36和SlERFB13)是调控番茄不规则裂果的重要候选基因。表达模式分析发现SLERFs 在果实中表达量高于根、茎、叶等部位,SLERF2和SLERF36在破色期和红熟期表达量最高,SLERFB13在破色期最高,破色期及红熟期同时也是裂果的高发时期。进一步基于过表达和CRISPR基因功能验证发现,SlERF2过表达的株系番茄裂果减少;而SlERF2敲除植株在绿熟期、转色期和红熟期均出现了不同程度的裂果现象,在红熟期最严重,且果实的硬度、细胞壁强度以及抗氧化能力下降。同样,SlERF36过表达植株的果实未发生开裂,而SlERF36敲除植株在红熟期的裂果率显著增加。利用酵母单双杂、启动子分析、亚细胞定位等,发现SlERF2与糖苷水解酶100(SlGH100)、细胞壁相关酶、钙离子以及抗氧化相关蛋白互作。同时,erf2突变株与野生型转录组分析发现,SlCel2是响应SlERF2的关键下游基因。过表达SlCel2株系通过降解纤维素,降低细胞壁的强度,同时影响细胞壁代谢以及乙烯合成相关基因协同调控番茄果实开裂;SlGH100和脂氧合酶也与SlERF36有互作关系;而SlERFB13与糖苷水解酶17、生长素响应因子互作。基于以上研究,构建了SlERF2和SlERF36的基因调控网络。研究成果丰富了番茄裂果的基因调控网络,探明了影响果实开裂的重要调控单元,为进行耐裂果分子设计育种,突破裂果防控的瓶颈,定向培育番茄耐裂果品种提供了基因资源和研究方向。培育的优质耐裂果品种可提高番茄品质,增强番茄产业竞争力,促进基础研究成果走向应用,具有重要的科学意义和应用前景。
番茄裂果关键基因发掘及ceRNA网络构建
  • 批准号:
    31701924
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    蒋芳玲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金