ALA相关文章|ALA诱导苹果花青苷积累的分子机制研究
2024-01-08 来自: 南京918博天堂官网生物科技有限公司 浏览次数:494
近日，南京农业大学园艺学院汪良驹教授团队研究论文《Transcription factor MdNAC33 is involved in ALA-induced anthocyanin accumulation in apples》在国JIZHU名期刊《Plant Science》上在线宣布。该研究探讨了NAC转录因子加入ALA诱导苹果花青苷积累的分子机制，为ALA在GAO品质苹果生产上推广应用提供了新的理论依据。
研究配景
5-氨基乙酰丙酸（ALA）是一种新型天RAN植物生长调理物质，能够增进多种果实花青苷积累。然而，其潜在的机制仍然不清楚。在先前的一项转录组研究中，我们发明多个转录因子（TFs）在ALA诱导苹果花青苷积累历程中具有重要作用。在本研究中，我们专门探究了苹果NAC转录因子MdNAC33与ALA诱导的苹果花青苷积累的关系，并且运用多种分子生物学手段，解析了MdNAC33调控ALA诱导花青苷积累的分子机制。
研究内容
1.ALA正向调控苹果MdNAC33的表达
苹果果实在光照下果皮花青苷含量不绝上升，其间MdNAC33表达量上升 ；若用外源ALA处理，则果皮花青苷积累更多，同时，MdNAC33表达量也上升更多，说明MdNAC33与ALA增进的花青苷积累保存正相关关系。我们克隆MdNAC33上游2000bp启动子序列，并连接到GUS报告基因上游，瞬时转化苹果叶片，并用ALA处理。结果发明，ALA处理显著提高MdNAC33启动子的转录活性，说明MdNAC33可能加入ALA诱导的苹果花青苷积累。
2.MdNAC33加入ALA诱导的花青苷的积累
为了明确MdNAC33在ALA诱导的苹果花青苷积累中的作用，我们构建MdNAC33超表达与RNAi滋扰表达载体，并通过农杆菌转化法瞬时转化至苹果果皮或叶片，或者稳定转化至‘王林’苹果愈伤组织。结果发明，无论是哪个体系，超表达(OE-)MdNAC33均能显著提高苹果中花青苷含量，同时ALA具有增效效应 ；而滋扰(RNAi-)MdNAC33表达后，则苹果花青苷含量显著降低，且ALA能缓解这种抑制效应。别的，RT-qPCR检测发明，MdbHLH3、MdDFR和MdANS在转基因苹果中的表达量爆发明显变革，体现着这些基因可能作为MdNAC33下游靶基因，配合加入苹果花青苷合成调控。
图2. MdNAC33加入ALA诱导苹果花青苷的生物合成的功效剖析
3.MdNAC33与MdbHLH3、MdDFR和MdANS的启动子结合并激活其转录
由于MdbHLH3、MdDFR和MdANS在转基因苹果中的相对表达量泛起明显变革，料想，MdNAC33可能通过激活这些基因的表达来调理花青苷积累。于是，我们克隆了这些基因上游2000bp的启动子区。通过酵母单杂（Y1H）发明，MdNAC33可以与MdbHLH3、MdDFR和MdANS启动子结合。EMSA实验也证明了这种结合。同时，我们开展双荧光素酶及GUS报告基因实验，证明MdNAC33可以激活MdbHLH3、MdDFR和MdANS的启动子。其中，MdNAC33转录激活的MdbHLH3可以增进MdDFR和MdUFGT转录，而MdNAC33转录激活的MdDFR和MdANS也增进花青苷合成。
图3. Y1H及EMSA证明MdNAC33与花青苷合成和调控相关基因启动子结合
4.MdNAC33与MdMYB1互作，增进花青苷合成与积累
已知MBW (MdMYB1、MdbHLH3、MdbHLH33、MdTTG1)卵白复合物在苹果花青苷合成调理中发挥重要作用。为了检验MdNAC33与这些古板转录因子的关系，我们进行Y2H、LCI和BiFC实验。结果标明，MdNAC33与MdMYB1互作，并通事后者来上调MdUFGT和MdGSTF12表达，从而增进花青苷合成与积累。
图4. MdNAC33与MdMYB1的互作剖析
综上所述，我们发明MdNAC33在ALA诱导苹果花青苷积累中起到要害作用� ；诖�，我们提出MdNAC33加入ALA诱导苹果花青苷积累的模型。首先，ALA处理上调MdNAC33表达。然后，MdNAC33通过三种方法来增进花青苷合成与积累。一，直接激活MdDFR和MdANS表达 ；二，直接激活调理基因如MdbHLH3，进而上调结构基因如MdDFR和MdUFGT表达 ；三，与转录因子MdMYB1互作，增强MdMYB1与靶基因结合，增进MdUFGT和MdGSTF12表达，最终，使得ALA处理后的苹果花青苷积累显著增加。本研究结果为ALA调控苹果花青苷积累提供了新的理论证据。
作者简介：
论文DI一作者为南京农业大学果树学博士生张留孜，通讯作者为汪良驹教授、仲岩副教授�？蒲兄碚沤ㄦ谩⑺妒拷嵋瞪翰ā⑺妒垦芯可钛歉窈头较畈┦吭谑匝檠芯恳约奥畚淖蠢讨幸卜⒒恿酥匾饔�。
汪良驹教授是江苏省植物生理学会植物生长物质与生长调控ZHUAN业委员会主任。他于2000年起开始从事ALA在农林作物抗逆增产提质效应及其生物学基础研究。其研发的产品“金村秋”、“918博天堂官网”和“秀果美”等已经大面积应用于QUAN国20多个省市区农业生产区。其团队先后获得20多项政府专项资金资助，在海内外学术期刊宣布与ALA有关研究论文100余篇，GUO家授权专利20余项，处于5-A农业领域研究前沿。
资助基金：
江苏省农业自主立异资金重大项目——CX(20)2023
国JIA自然科学基金——32172512，31772253
江苏省碳达峰碳中和前沿基础项目——BK20220005
江苏省高校优势学科项目
阅读文章：https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2023.111949
