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。     

转录因子FaNAC56在草莓果实成熟中的功能分析

[目的]研究NAC转录因子FaNAC56在草莓果实成熟中的作用.[方法]根据前期果实成熟过程中的蛋白组数据,以八倍体红颜草莓为试材,克隆FaNAC56基因及其启动子.在蛋白水平,利用MEGA构建FaNAC56系统进化树,并通过生物信息学预测其编码蛋白的二级结构,以及利用烟草进行亚细胞定位;在转录调控水平,利用预测网站分析FaNAC56启动子区顺式作用元件以及下游靶基因,并通过RT-qPCR分析FaNAC56的时空表达模式.最后,利用果实圆片温育方法分析FaNAC56基因受外源激素诱导情况.[结果]FaNAC56基因全长1035 bp,编码344个氨基酸,具有NAC转录因子NAM保守结构域.系统发育分析表明FaNAC56与月季NAC56同源性最高.亚细胞定位显示FaNAC56定位于细胞核内.FaNAC56在果实中高度表达并随果实成熟表达量急剧增加.FFaNAC56启动子区含有ABA、赤霉素、生长素、乙烯等激素和胁迫相关响应元件,其表达水平受这些激素诱导.靶基因分析发现FaNAC56可能响应多种激素、花色苷和蔗糖调控元件.[结论]FaNAC56可能通过多种激素调控草莓果实的发育和成熟.     

中国农业大学揭示NAC转录因子NOR-like1调控番茄果实成熟的分子机制

<正>2018年12月21日,《Horticulture Research》在线发表了中国农业大学食品科学与营养工程学院果实成熟生物学实验室罗云波、傅达奇团队题为"A NAC tranion factor, NOR-like1, is a new positive regulator of tomato fruit ripening"的研究论文。研究揭示了NAC家族转录因子NOR-like1是番茄果实成熟的正调控因子,鉴定了NOR-like1调控乙烯合成、叶绿素降解、类胡萝卜素积累以及果实软化途径中     

美国康奈尔大学研究人员鉴定出2个转录因子对番茄果实成熟及品质的影响

番茄成熟是受乙烯和一系列转录因子的作用共同调控的,这些转录因子包括RIPENING INHIBITOR(RIN )和NON-RIPENING ( NOR ),这2个基因的突变已经被商业上用来延缓果实的成熟和随之而来的变质,是延长果实货架期的一个手段;然而,这些突变也会对果实原本理想的颜色和营养价值相关性状造成影响,不过这种影响的程度尚未得到详细评估。     

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。     

肉果发育和成熟的转录调控机制

肉果是人类饮食中必不可少的一部分,研究肉果成熟和发育的转录调控机制具有重要意义,将为果实品质改良奠定基础。文章首先介绍了肉果早期发育阶段和成熟过程的转录调控,以及乙烯作为一种重要激素在肉果成熟转录调控中的作用。番茄作为研究肉果成熟转录调控的模式植物具有很多优点,重点概述了番茄成熟的转录调控网络和转录因子的作用目标分子,指出MADS(MCM1 AGAMOUS DEFICIENS SRF)域蛋白FUL(FRUITFULL)、RIN(RIPENINGINHIBITOR)、AP2a(APETALA2a)和TAGL1(TOMATO AGAMOUS-LIKE1)等转录因子在番茄果实发育和成熟转录调控中的重要作用。     

脱落酸(ABA)促进果实着色研究进展

着色状况是衡量果实成熟程度和质量优劣的重要评价指标。影响果实着色的因素诸多,其中生长调节物质是影响果实着色的因素之一,笔者对生长调节物质脱落酸(abscisic acid,ABA)影响果实着色的研究进行综述,主要包括ABA影响葡萄、草莓、苹果、桃等果实着色的作用时间、浓度及分子生物学机制,从生理和分子水平阐述ABA促进果实着色机制。详细综述了外源ABA对内源乙烯、ABA等激素的含量及其之间平衡的影响,以及对花色苷合成途径中关键基因和转录因子的影响。旨在通过归纳ABA促进果实着色的研究报道,为外源生长调节物质以及植物内源激素的研究提供参考,为果树高效生产奠定理论基础。     

研究揭示番茄成熟过程中影响果实品质的代谢物变化和调控

2022年1月,《Molecular Horticulture》在线发表了德国马普学会分子植物生理学研究所与华中农业大学合作的综述论文,具体介绍了番茄果实成熟期与果实品质(外观、风味、营养等)相关的代谢途径,包括叶绿素、类胡萝卜素、细胞壁、中央及次生代谢等及相关代谢途径的调控网络,包括转录及转录后调控,翻译及翻译后调控和表观遗传水平;并基于已发表的果实成熟期高分辨率时空转录组数据,对果实品质的代表性基因进行了权重基因共表达分析。     

果实中脱落酸的研究进展与展望

综述了果实中脱落酸（abscisic acid,ABA）的生理作用、代谢及信号转导的研究进展,并提出了果实中ABA从产生到作用的分子机制。果实中ABA的积累主要受4种关键酶的调控,包括NCEDs、CYP707As、GTs和BGs。在果实成熟过程中,ABA信号的启动是通过PYRs等受体蛋白感知,并通过ABI1和SnRK2等蛋白的可逆磷酸化作用将信号传递给下游转录因子和顺式元件,最终促发果实软化、糖分积累及着色等成熟相关基因的表达。进一步深入研究ABA调控果实成熟的信号转导分子机制及ABA、糖和乙烯交叉调控网络是未来重要的研究领域。     

基于高通量测序发掘番木瓜果实成熟相关miRNA

【目的】番木瓜是典型的呼吸跃变型果实,外源乙烯处理使番木瓜呼吸跃变提前,促进果实成熟。分离番木瓜果实成熟相关miRNA,为深入了解呼吸跃变型果实的成熟分子机制奠定基础。【方法】利用高通量测序技术对乙烯(ETH)、1-MCP和清水对照(CG)处理的番木瓜果实进行miRNA和转录组高通量测序,然后对测序获得数据进行生物信息学分析,进行miRNA鉴定和靶基因预测,并与转录组测序结果进行关联分析。【结果】乙烯、1-MCP和对照处理分别获得10 734 196、16 486 803和16 067 290条纯净序列,共鉴定出523个miRNA。其中,已知miRNA个数为1-MCP(303)、CG(214)和ETH(239),新miRNA个数为1-MCP(184)、CG(188)和ETH(114)。与对照相比,在乙烯处理中上调和下调表达的miRNA分别是123和72条。靶基因预测共获得5 053个靶基因,KEGG功能富集分析显示它们参与了戊糖、葡萄糖醛酸转换、淀粉和蔗糖代谢、卟啉和叶绿素代谢、类胡萝卜素合成等代谢途径。筛选出的番木瓜果实成熟衰老相关候选miRNA,包含4个果实软化调控相关miRNA(miR167-y、miR4993-x、miR3946-x和miR5059-x)、3个果实颜色调控相关miRNA(miR4993-x、miR815-y和miR7810-x)、3个激素调控相关miRNA(miR4993-x、miR8004-x和miR9722-x)和4个转录因子调控相关miRNA(miR5641-y、miR9722-x、miR838-y和miR319-y)。【结论】筛选的番木瓜果实成熟衰老相关miRNA为今后果实成熟衰老调控网络研究提供了可能的线索。     

桃果实采后软化过程中内源IAA、ABA和乙烯的变化

以玉露桃果实为试材,分析了桃果实后熟衰老进程中内源ABA、IAA和乙烯水平的变化,探讨其相互关系,以及对果实后熟软化进程的调控机制。结果表明,桃果实乙烯跃变始于采后第3天,跃变峰值出现在采后第8天;采后初期ABA含量迅速积累,于采后第3天达到高峰,随后趋下降;但IAA水平在果实后熟软化进程中呈持续下降趋势。ABA和IAA水平在后熟软化末期均有所增加。     

植物激素与柿子后熟的关系

研究了柿子后熟期内源激素的变化和外源激素的影响。结果表明，柿子的后熟取决于乙烯和脱落酸（ＡＢＡ）的协同作用，尤其在ＡＢＡ的作用更重要；而各种内源激素的平衡又影响果实对ＡＢＡ和乙烯的敏感性。越不耐藏的柿子品种，对ＡＢＡ和乙烯的忍耐性越差，二者在低浓度下限诱发后熟变化，其后期乙烯峰越高，ＡＢＡ累积越多。外源ＡＢＡ和乙烯可提高果内乙烯浓度和呼吸强度，加速果实后熟软化；ＧＡ和苄基基腺嘌呤（ＢＡ）处理可减小     

香蕉MaTIFY1转录因子特性及其在成熟过程中基因表达分析

从香蕉果实中分离获得1个TIFY亚族的转录因子基因,命名为MaTIFY1。该基因含有一个681 bp的ORF,编码一条长度为227 aa,分子量为24.97 kD,等电点为7.85的氨基酸多肽链。MaTIFY1定位于细胞核,并且具有转录激活活性。荧光定量PCR分析表明,MaTIFY1随着香蕉果实成熟进程表达明显增强,并且外源丙烯处理可诱导其表达。此外,MaTIFY1启动子活性受乙烯利诱导激活,进一步表明MaTIFY1可能参与香蕉果实成熟的调控。原核表达并纯化了MaTIFY1重组蛋白。     

乙烯受体与果实成熟调控

 综述了有关乙烯受体和果实成熟衰老研究的最新进展，主要包括拟南芥乙烯受体和信号转导，番茄等果实乙烯受体家族基因的表达与功能研究，果实乙烯受体基因表达的调节等，对今后乙烯受体的相关研究前景作了展望。乙烯受体转基因等研究结果表明，乙烯的作用可以在受体水平实现高度调节。     

果蔬成熟乙烯生物合成与调控研究进展

乙烯促进采后果蔬的成熟和衰老,因此调控乙烯的生理合成和作用方式逐渐成为采后研究领域的主要内容。本文对果蔬成熟过程中乙烯的生物合成与分子水平的调控进行了简要总结,主要是乙烯合成过程中的关键酶及信号转导对果蔬成熟的影响进行了讨论,提出了目前研究中存在的问题和进一步的研究方向。     

乙烯调控非跃变型果实成熟衰老研究进展

 非跃变型果实成熟衰老过程产生的乙烯远低于跃变型果实,20世纪70年代以来,乙烯被认为在非跃变型果实成熟衰老中发挥的作用非常有限。然而,由于该类型包含许多重要经济价值的果实,如柑橘、草莓、葡萄、枇杷等,近年来乙烯参与非跃变型果实成熟衰老相关研究陆续有报道。大量结果明确表明,非跃变型果实诸多成熟相关过程也直接受乙烯调控,且非跃变型果实和跃变型果实品质变化的某些分子调控途径非常相似。本文中主要综述了乙烯调控非跃变型果实成熟衰老研究进展。     

Defense response of tomato fruit at different maturity stages to salicylic acid and ethephon

In order to elucidate whether fruit maturity stage influence the induced resistance of exogenous elicitors in tomato and the involved mechanisms, we investigated the defense responses of tomato fruits against Botrytis cinerea, ethylene production and internal quality following treatments of fruit with salicylic acid (SA) or ethephon (ET) at mature green (MG) and breaker (BR). SA significantly suppressed decay and disease incidence in tomato fruits at both MG and BR stages, along with higher expression level of PR1 gene after 2 days of treatment. All fruits treated by SA had lower contents of ethylene and lycopene. The ET-treated fruit at both maturity stages showed lower disease incidence and higher level of PR2 and PR3 expression compared with the control fruit. ET treatment significantly enhanced ethylene and lycopene contents, and accelerated fruit ripening. Our results suggest that SA and ET induced disease resistance in fruits by mediating the expression of different pathogenesis-related genes and have different effects on fruit ripening, which in turn influences the disease resistance of tomato fruits.     

Maturity and water loss effects on avocado (Persea americana Mill.) postharvest physiology in cool environments

The influence of cold storage, increasing fruit maturity and water loss on the ripening physiology of ‘Fuerte’ avocado was investigated. Fruit cold stored for 28 d at 5.5°C always subsequently ripened faster than non-stored fruits of a similar maturity. Non-stored fruit showed an expected decrease in ripening time with increasing maturity. In cold stored fruit the relationship between ripening time and maturity was less clear. Cold stored fruit lost less water during ripening than non-stored fruit of similar maturity, but lost water faster than non-stored fruit. Increasing maturity reduced the total amount of water lost during ripening. Cold storage increased the incidence of mesocarp discoloration which became more severe with increasing fruit maturity. Passive water infusion into fruit had no effect on the rate of fruit ripening (and water is obviously not involved as a ‘ripening trigger’) but totally inhibited the manifestation of postharvest browning disorders.     

Changes in ripening behavior of ‘d'Anjou’ pears (Pyrus communis L.) after cold storage

‘d'Anjou’ pear fruit, harvested at optimum maturity with flesh firmness of 6.8 kg, were stored at ?1.1°C. Fruit were ripened at 20°C for 15 days following storage for 1–8 months. Dessert qualities were evaluated organoleptically on Day 10 of each ripening period. Changes in fruit firmness, extractable juice, titratable acids, solubl solids, respiration, ethylene production and internal ethylene were determined daily during each ripening period. Fruit firmness declined continually from 6.8 kg at harvest to 4.5 kg after 8 months of storage. Fruit stored for 2–8 months softened with a similar pattern during a 15-day ripening period at 20°C, while fruit stored for 1 month softened at a slower rate during ripening to 3.2 kg, with a coarse and dry texture after 15 days at 20°C. Fruit stored for 2–4 months ripened with the desirable buttery and juicy texture, while those stored for more than 5 months ripened with a coarse or mealy and dry texture. The buttery and juicy texture was highly correlated with a lower extractable juice, which could be used for quantitative determination of storage life based on ripened fruit quality. Changes in titratable acids and soluble solids during each ripening period were not associated with changes in dessert qualities of the ripened pears. Rates of respiration, ethylene production and internal ethylene during ripening at 20°C varied with duration of storage, but were not associated with changes in dessert qualities of the ripened fruit.