表观遗传修饰调控园艺植物果实发育研究进展

表观遗传修饰是指DNA与染色体上发生的一类与转录调控相关的修饰,包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑和非编码RNA等.本文中介绍了植物DNA甲基化和去甲基化的调控机制,并归纳了 DNA甲基化、组蛋白修饰、组蛋白变体、RNA甲基化修饰和非编码RNA等表观遗传修饰在园艺植物果实发育和成熟中的研究概况及存在问题,以期为园...     

植物DNA甲基化研究方法及进展

该文在详细介绍DNA甲基化机制、原理与研究方法的基础上,概述了国内外有关DNA甲基化研究的热点,分析了盐胁迫、氮处理、重金属处理、热胁迫、干旱胁迫等不同胁迫条件下同种植物间基因的差异性表达和RNA介导的DNA甲基化和DNA去甲基化等;阐述了多种检测植物DNA甲基化水平的技术,尤其对MSAP技术的基本原理、基本程序和应用实例进行了较为细致的介绍;并对未来植物DNA甲基化研究进行了展望.     

5-azaC对‘巨峰’葡萄果实发育阶段mRNA可变剪接的影响

DNA甲基化和m RNA可变剪接在果实发育过程中均发挥重要作用，但两者间的联系和互作关系尚不清楚。基于5–氮杂胞苷（5-azaC,DNA甲基转移酶抑制剂）处理可以使‘巨峰’葡萄成熟期提前，对5-azaC处理后的‘巨峰’RNA-seq测序，分析果实不同发育阶段发生的可变剪接事件。结果表明，3′端可变剪切位点（A3）类型在处理和对照中均最多，外显子互斥（MX）类型最少。可变剪接在不同发育阶段存在特异调节，发育前期可变剪接的调控更为频繁；鉴定到9 683个发育过程中保守的可变剪接事件。在处理与对照间有671个可变剪接事件存在明显的剪接变化，功能注释显示其中有14个基因与甲基化修饰相关，表明可变剪接与甲基化修饰协同调控葡萄果实成熟过程。     

纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶与果实成熟

对果实成熟软化过程中组织超微结构变化以及Cx和PG对果实成熟软化的作用,Cx、PG在分子水平上的研究和尚待进一步研究的问题进行了系统综述:果实成熟软化与Cx、PG活性增强直接相关,PG在果实成熟软化过程中对果实着色也有着一定影响;编码Cx的基因已经在某些果实的cDNA文库中被鉴定;利用反义RNA技术对PG进行负调控是研究PG对果实成熟软化作用的主要手段。目前对Cx、PG在果实成熟过程中的作用研究主要集中在呼吸跃变型果实上,而在非呼吸跃变果实中的作用很可能有所不同。因此,研究Cx、PG在柑橘等非呼吸跃变果实成熟过程中的作用将是尚待研究的又一重要方向。     

《中国蔬菜》2013·6 学术论文导读

植物果实发育调控的分子机理研究进展蒋励等(中国农业大学农学与生物技术学院,北京100193)-《中国蔬菜》2013(6) 果实的发育与成熟是一个复杂的过程,果实大小、形状、颜色、品质、风味等都随着果实发育和成熟而变化,并受一系列果实发育相关基因的影响和调控.研究植物果实发育调控的分子机理对于今后提高果实品质具有重要的意义.因此,本文主要综述了拟南芥和番茄中果实发育与成熟相关基因的发掘与相互作用,以及果实发育调控的分子机理研究进展,为今后的果实发育研究和育种工作的开展提供一定的理论指导.     

植物果实发育调控的分子机理研究进展

果实的发育与成熟是一个复杂的过程,果实大小、形状、颜色、品质、风味等都随着果实发
育和成熟而变化,并受一系列果实发育相关基因的影响和调控。研究植物果实发育调控的分子机理对于今
后提高果实品质具有重要的意义。因此,本文主要综述了拟南芥和番茄中果实发育与成熟相关基因的发掘
与相互作用,以及果实发育调控的分子机理研究进展,为今后的果实发育研究和育种工作的开展提供一定
的理论指导。     

利用蛋白质组学研究水果采后成熟的分子机理

果实成熟是发生在高等植物中复杂而有序的过程,由于植物种类和环境条件的不同,果实从不成熟到发育成熟过程包括了众多阶段。近年来,植物本身的生理过程与农业产业息息相关,继而影响经济效益,因此果实成熟过程的研究日益重要。果实成熟过程中,伴随着不同色素水平变化和糖等物质含量增加,果实色泽发生变化,大量生理代谢过程例如颜色、质地、风味和香气等受到外因(光照、温度)和内因(发育相关基因和激素)调控而发生变化。因而利用差异蛋白质组学方法系统研究果实从未成熟到成熟的不同生理过程和阶段分子水平上的动态变化具有十分重要的意义。到目前为止,一些重要果实及其不同发育和成熟过程的蛋白质组数据库日益完善和更新。     

脱落酸调控果实成熟的分子及信号转导机制研究进展

脱落酸（abscisic acid,ABA）作为一种重要的植物激素，不仅涉及许多植物发育过程和逆境胁迫，而且在果实成熟，尤其是非呼吸跃变型果实成熟中发挥关键作用。随着植物中ABA合成、代谢和作用机制的解析及其受体识别和核心信号转导模型的建立，极大地推动了ABA在果实成熟和品质形成中的研究。一般来讲，褪绿和着色是果实成熟过程中普遍存在的现象，这一过程涉及了ABA早期信号和多种激素的协同作用并组成了复杂的网络调控机制。总之，ABA是调控果实成熟的核心机制，其中存在着乙烯依赖（呼吸跃变型）和不依赖（非呼吸跃变型）类型。综述了ABA在植物体内的合成、代谢及作用的分子机制，构建了ABA调控果实成熟的分子网络模型，为果实的品质改善和保鲜奠定理论基础。     

番茄心室胶状物的发育及其调控机制

番茄心室胶状物的形成是肉质浆果发育的重要过程和典型特征,在调控果实成熟、风味与质地变化以及种子的发育和休眠等过程中具有重要作用。果实发育过程中,胎座外层组织分化形成心室组织,最终形成高度液泡化的胶状物。这一过程中所涉及的细胞分化、分裂与膨大等是植物发育生物学研究的重要问题。植物激素、水解酶、细胞周期与转录因子等对心室胶状物的形成具有重要作用,其中AGAMOUS基因家族与核内复制可能是调控心室胶状物形成的关键因子。对番茄心室胶状物的发育、形成及其调控因子的相关研究进行了综述,为进一步揭示胶状物的形成和调控机制提供参考。     

重庆大学在番茄果实货架期调控研究中取得新进展

正果实成熟是一个风味和外观改变的过程,同时也是果实软化显著增加的过程。果实软化与质地变化主要是由于成熟过程中果实细胞壁的破裂,然而其中的分子机制仍不清楚。植物特异性GRAS蛋白在生长发育中起着重要作用。重庆大学生物工程学院陈国平教授与胡宗利教授团队研究发现一种新的GRAS基因,命名为Sl FSR(fruit shelf-life regulator),在果实成熟过程中表达升高,而在番茄突变体     

矮生观赏杉木DNA甲基化的水平与模式分析

为探讨杉木矮化变异与DNA甲基化的关系,以矮生观赏杉木与野生杉木为试验材料,采用基于DNA甲基化敏感扩增多态性分析（Methylation-sensitive amplification polymorphism,MSAP）方法,研究其DNA 序列CCGG 位点的甲基化水平及模式变化特征。应用20个引物组合,在矮生观赏杉木和野生杉木的叶片DNA中均检测出745个CCGG位点,其中甲基化位点数分别为508个和505个,分别占总扩增位点数的68.17%和67.83%;在矮生观赏杉木与野生杉木木质部DNA中分别检测到742个和737个CCGG位点,其中甲基化位点数分别为471个与498个,分别占总扩增位点数的63.52%和67.51%,差异达极显著水平（P < 0.01）。与野生型相比,矮生观赏杉木叶片和木质部DNA甲基化模式发生了一定变化,在叶片DNA中,去甲基化率为17.81%,明显高于超甲基化率15.44%;在木质部DNA中,去甲基化率17.25%,也明显高于超甲基化率14.65%。通过甲基化序列的初步克隆及比对分析发现,矮生观赏杉木中参与MAPK级联途径的蛋白磷酸酶IBR5基因启动子区域的甲基化水平上升。因此推测,植物激素信号转导及其调控基因的甲基化变化可能是矮生观赏杉木形成的原因之一。     

褪黑素在果实发育和采后保鲜中的作用综述

褪黑素(melatonin)是一种植物生长调节因子和生物刺激因子,具有调控植物生长发育和提高植物逆境耐受性等作用。近年来,褪黑素在调控果实发育和采后果实保鲜中的作用是研究热点。本文中总结了褪黑素在果实中的含量及分布;重点阐述了褪黑素调控果实生长发育、促进采后果实成熟和延缓果实衰老等方面的生理作用及机制,分析了当前研究存在的不足,并对未来研究方向提出了建议,以期为褪黑素应用到调控果实发育和果实保鲜提供参考。     

NAC转录因子在果实成熟中的调控作用

NAC转录因子是植物中最大的特异性转录因子家族之一，其依赖由高度保守的N端结构域和高度变异的C端转录调控结构域组成独特的NAC结构域发挥功能，在果实成熟的调控中发挥着重要的作用。在介绍NAC转录因子的结构特征及不同物种NAC基因的成员与分类的基础上，总结了近年来NAC转录因子在果实成熟过程中的积极作用，包括促进果实软化影响果实质地，促进叶绿素降解及类胡萝卜素、类黄酮和花色苷的合成决定果实着色、调控糖分积累影响果实糖酸比例以及促进多种芳香化合物合成积累形成果实特有风味、果实脱涩等方面，并阐述了NAC转录因子与内源激素特别是乙烯和ABA交互在调控果实成熟中的重要作用。总结了NAC转录因子调控果实成熟的潜在机制以及影响NAC表达的因素与分子通路，旨在为在果实成熟性状遗传改良与调控技术研发提供重要参考。     

FaASR基因超表达促进草莓果实着色

以‘甜查理’草莓为试材,在克隆草莓ASR同源基因的基础上,对草莓中FaASR基因进行生物信息学、时空表达分析,通过调控草莓果实中ASR基因表达水平,分析果实的着色、蔗糖、ABA、色素和果实硬度等生理指标的变化,以及与色素代谢相关基因CHS、UFGT的表达水平,揭示ASR基因调控草莓果实成熟的机制。草莓ASR含有一个典型的与果实成熟和抗逆有关的ABA/WDS区域,ASR基因过量表达可以促进草莓果实提前上色,促进果实内源ABA积累、蔗糖含量增加和果实变软,并且促进与果实花色苷积累相关的关键基因CHS和UFGT的转录水平。该研究有助于深入揭示果实发育信息传递的分子机制,也为今后草莓的分子改良育种奠定重要的基础。     

草莓果实中脱落酸受体基因FaABAR/CHLH表达变化及其影响因素分析

 为了探讨脱落酸调控草莓果实成熟的信号识别机制,以‘北农香’草莓花后1 ~ 4周的果实为试材,在克隆脱落酸受体基因FaABAR/CHLH的基础上,通过荧光定量PCR研究了果实发育过程中该基因表达量的变化及其影响因素。结果表明,草莓果实中脱落酸受体FaABAR/CHLH基因编码一个含有1 381个氨基酸的蛋白,且该蛋白含有一个金属离子螯合酶H亚基超家族保守区。在果实发育的前期（小绿、大绿和浅绿果期）,FaABAR/CHLH基因表达量维持较高水平;随着果实的加速褪绿,其表达量迅速降低,至白果期降到最低点;随着果实着色启动,其表达量又迅速上升。ABA和高pH能促进FaABAR/CHLH基因在转录水平上的表达,而蔗糖则抑制该基因转录水平。草莓果实中脱落酸受体基因FaABAR/CHLH表达水平的变化进一步揭示了ABA在调控果实成熟中的重要作用。     

番木瓜成熟过程中全基因组DNA甲基化和转录组变化分析

采用全基因组DNA甲基化(WGBS)和转录组测序(RNA-seq)技术对番木瓜4个成熟时期(绿熟期、破色期、熟化期、腐熟期)的果实样品进行高通量测序.C位点、CG、CHG和CHH序列平均甲基化水平分别为17.15％、49.33％、34.30％和8.28％.全基因组DNA甲基化水平在果实成熟过程中持续下降,同时差异表达基...     

苹果果实成熟过程中ACC 合成酶基因作用机理研究进展

 苹果（Malus × domestica Borkh.）果实贮藏期的长短直接决定着其采后的经济价值,其与果实在室温下的软化率有直接的关系。乙烯能够调控苹果成熟和软化过程,因此,苹果果实软化和乙烯之间的关系得到了广泛的研究。ACC合成酶（1–氨基环丙烷–1–羧酸合成酶,ACS）是植物乙烯合成中的关键酶,通过检索苹果全基因组序列,共发现20个ACC合成酶（ACS）基因,其中MdACS1和MdACS3已经被证明与苹果果实成熟有着直接关系,并在不同的时空点调控果实成熟过程。对ACS基因调控苹果果实成熟过程的最新研究进展进行了综述,并提出了ACS基因调控苹果果实成熟和乙烯合成的分子模型,同时也对本领域今后的研究方向作了展望。     

乙烯信号转导与果实成熟衰老的研究进展

 乙烯参与植物的整个生命周期,其生物学效应通过乙烯信号转导途径发挥作用。本文综述了乙烯信号转导途径各级别元件及其编码基因在果实成熟衰老中的研究进展,主要包括相关基因家族成员及其表达调控、成熟衰老相关乙烯信号转导途径元件的鉴别与功能分析、乙烯信号转导在果实成熟衰老进程中的调控机制等,并提出了乙烯信号转导的研究重点与方向。     

番茄果实中类胡萝卜素合成与调控的研究进展

番茄是果实成熟研究中的模式植物,在番茄果实成熟过程中,类胡萝卜素种类与含量变化是影响果实着色和品质的重要因子,其相关研究也备受关注。本文综述了近年来国内外学者在番茄果实类胡萝卜素合成与调控等方面的研究进展,阐述了番茄果实中类胡萝卜素的种类、分布与含量,番茄果实在发育过程中类胡萝卜素的含量变化规律,以及参与类胡萝卜素合成的关键酶和转录因子等的研究进展,并对未来该热点问题的发展方向进行了展望。     

园艺植物性别决定的表观遗传机制研究进展

在被子植物中，花分为两性花和单性花两种类型，而单性花又有雌雄异花同株和雌雄异株之分。在单性花性别分化过程中，性别决定涉及多种调节机制，其中表观遗传机制发挥重要的作用。本文中综述了DNA甲基化、组蛋白修饰以及microRNA等表观遗传机制在园艺植物性别决定方面的作用以及表观调控通过调节植物激素影响植物性别和花器官发育的研究进展，并对今后相关研究进行展望。