苹果HD-ZipⅠ家族基因序列特征及其在果实中的激素响应

【目的】对苹果基因组中挖掘得到的HD-Zip I（Homeodomain leucine zipper I）家族基因进行生物信息预测,结合生理生化数据为苹果果实发育的激素调控网络研究提供最佳候选基因。【方法】应用ExPASy进行HD-Zip I家族蛋白基本理化性质分析,采用MEME和PLACE软件预测各成员启动子含有的顺式作用元件及其功能,利用GSDS绘制基因内含子/外显子结构示意图;通过内源乙烯浓度、可溶性固形物、可滴定酸、硬度等品质指标检测‘皇家嘎啦’苹果果实在不同激素处理条件下的后熟进程;运用半定量RT-PCR分析HD-Zip I家族各成员对外源激素的响应。【结果】鉴定完整的22个HD-Zip I基因可以细分为5个亚类,同一亚类基因的内含子/外显子结构相似,但仍有差异;各基因起始密码子上游-600 bp区域内广泛分布多个响应赤霉素、细胞分裂素、茉莉酸、乙烯和脱落酸的顺式作用元件,以（GA/TC）8重复序列最为保守和丰富。乙烯和脱落酸两种激素处理后,果实内源乙烯浓度及硬度等各指标变化表现出极高的相似度,均加快了‘皇家嘎啦’果实的后熟进程;不同于其他各家族成员,MdHZ1和MdHZ17两个基因的转录水平在乙烯和脱落酸处理后48 h均被不同程度的上调,而在有延缓果实衰老效果的腐胺（PUT）和赤霉素（GA4）处理组中表现为下调,表明MdHZ1和MdHZ17可能与果实的后熟进程有较为紧密的联系。MdHZ16在成熟果实组织中未检测到表达,其他家族成员的激素响应特性未表现出一定的规律性,表明同一家族内即使结构相似的基因也并不一定呈现相似的表达模式,家族基因上游调控机制有一定的复杂性。【结论】通过苹果基因组扫描获得22个HD-Zip I基因,这些基因编码的蛋白结构相似度较高;基因启动子区域含有多个参与不同激素交互作用的顺式作用元件,这或许为家族成员差异响应各外源激素处理的原因;MdHZ1和MdHZ17两个基因与果实的后熟进程表现出较为紧密的联系,可以作为候选基因进行果实后熟相关方面的深入研究。     

苹果果实HD-ZipⅠ转录因子亚家族基因鉴定及表达分析

转录因子在调控苹果果实成熟衰老过程中起到至关重要的作用。利用生物信息学方法从苹果基因组数据库筛选出22个HD-ZipⅠ转录因子家族成员并进行分类。通过对不同组织基因表达特异性分析,筛选出6个在成熟果实中表达的基因,进一步分析其在果实成熟贮藏过程中的表达差异。实时荧光定量PCR分析结果表明,在‘富士’果实采后贮藏过程中,有3个家族成员的表达与乙烯存在不同程度的联系,其中MdHZ 6在果实常温贮藏中的表达与内源乙烯含量变化有较高的相关性,且均在35d达到峰值;MdHZ 15和MdHZ 17在内源乙烯高峰之前有显著上调,预测三者与苹果的成熟衰老相关。     

低温胁迫下嘎拉苹果果实叶绿素荧光参数与其他生理和品质指标的相关性

分别将果实置于0℃、-2℃、-4℃的恒温恒湿箱内处理12h后常温贮藏7d,研究经低温胁迫处理后‘嘎拉’苹果果实叶绿素荧光参数变化与其他生理指标的相关关系。结果表明,低温胁迫处理导致果实叶绿素荧光参数降低以及果实品质下降。叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fm)的变化与褐变指数以及果皮色泽(L*、a*、H°)、硬度、可滴定酸、固酸比、质量损失率、相对电导率等品质指标变化密切相关。相比传统的生理和品质指标,叶绿素荧光参数对低温胁迫的响应更加灵敏,叶绿素荧光分析技术可以更加方便、快捷、无损地检测低温胁迫果实并初步预测果实贮藏过程中低温伤害的发生情况和损伤程度。