乙烯与果实成熟关系的研究进展

从乙烯与果实成熟的角度,介绍了乙烯的生物合成和信号转导途径;并从分子生物学方面探讨如何在乙烯通路的各个节点对果实成熟进行调控;同时阐述了香蕉果实成熟与乙烯的关系.     

转录因子介导乙烯调控番茄果实成熟的研究进展

番茄果实成熟过程既是一个复杂又是一个高度有序的过程,该过程还受多种因子调控.主要综述了MADS-box转录因子、NAC转录因子、AP2/ERF转录因子、SBP/SPL转录因子和其他转录因子介导乙烯调控番茄果实成熟的研究进展,为进一步完善转录因子介导乙烯参与番茄果实成熟的转录调控网络提供理论参考.     

乙烯在植物中的信号转导

乙烯是所有植物激素中结构最简单的一种,它对植物的代谢调节可贯串其整个生活周期.作为信号物质,它的生物合成主要由ACC合成酶和ACC氧化酶调控.通过对拟南芥中一系列乙烯反应的突变体的分析,人们掌握了很多在乙烯信号转导中发挥作用的生化组分.乙烯受体与细菌的双组分调节系统结构相似,乙烯与之结合后,调节与Raf激酶极为相似的CTR1,进而将信号传递给下游的EIN2.EIN3是一个转录因子,可结合到与乙烯反应相关的基因的启动子的特殊序列上,激活这些基因并使其转录,从而使植株出现与乙烯反应相关的诸多表型特征.     

核黄素启动植物生长信号通路的初步研究

报道了核黄素促进植物生长的效应及分子反应。在实验室内对7种粮食、蔬菜和经济作物使用核黄素后，植物生长量增加23.8%-85.4%。在田间试验中，烟草使用核黄素后，生长量提高35.9%-108%。烤烟叶产量提高44.7%-110.3%。在拟南芥上，核黄素处理可以诱导PR-3b、PDF1.2、ETR1和EIN2基因的表达；PR-3b和PDF1.2是乙烯信号通路的分子标志，乙烯/茉莉酸信号传导可以调控植物生长发育；ETR1和EIN2是乙烯信号通路上，下游的关键调控基因，其产物分别作为乙烯的受体和转录调控因子起作用。根据以上这些结果，核黄素启动了植物生长信号传导通路的分子反应，促进了植物生长。     

拟南芥韧皮部防卫反应转录调控与小麦抗蚜虫机制

植物在受蚜虫侵袭时,乙烯或茉莉酸信号与MYB转录因子调控韧皮部防卫反应,凝集素类韧皮部蛋白(PP)与葡聚糖合酶(GSL)催化生成的胼胝质堵塞筛管细胞壁和筛孔,妨碍蚜虫刺吸韧皮部。根据笔者在拟南芥上的研究,韧皮部防卫反应由转录因子AtMYB44与乙烯信号调控,AtMYB44直接作用于乙烯信号传导调控因子EIN2,启动EIN2基因表达,EIN2转而调控韧皮部防卫反应和对桃蚜的抗性。与拟南芥相比,普通小麦基因组容量超出120多倍,不同基因家族成员冗余程度很高,功能复杂,多种机制交叉作用,影响抗虫防卫反应。小麦编码MYB、GSL和凝集素及其受体蛋白的73、22和50种基因已有全长序列克隆,哪些基因参与小麦针对蚜虫的韧皮部防卫反应以及它们与乙烯或茉莉酸信号的功能关系等问题,目前还不清楚。通过信号传导抑制剂药理学试验与基因沉默效应,鉴定参与小麦抗蚜作用的乙烯或茉莉酸信号传导因子;使用基因沉默、过表达以及荧光蛋白激光共聚焦检测技术,鉴定受乙烯或茉莉酸调控并对小麦抗蚜有调控功能的MYB、PP和GSL种类;通过染色质免疫沉淀等试验,研究MYB对PP和GSL基因表达直接或间接的调控作用,可以阐释小麦抗蚜防卫反应转录调控与信号传导的关键环节。     

果实发育过程中乙烯的合成与调控

对果实发育过程中乙烯的合成与调控在分子水平上的研究进展进行了综述,特别是对乙烯合成过程中的3个关键酶ACC合成酶、ACC氧化酶和SAM合成酶以及信号传导对番茄果实成熟的影响进行了讨论。     

岭南师院刘锴栋课题组揭示乙烯和生长素信号互作调控番木瓜果实采后成熟的机制

正5月11日,The Plant Journal在线发表了岭南师范学院生命科学与技术学院刘锴栋课题组题为CpARF2 and CpEIL1 interact to mediate auxin-ethylene interaction and regulate fruit ripening in papaya的研究论文。该研究揭示了生长素响应因子CpARF2和乙烯信号途径转录因子CpEIL1互作调控番木瓜果实采后成熟的分子机理,为番木瓜果实采后成熟的调控提供了理论基础。番木瓜属于呼吸跃变型果实,果实采后在常温下迅速转黄、软化并完成后熟,贮藏期较短,限制了番木瓜产业的发展。乙烯与生长素信号在果实采后成熟过程中发挥重要的作用,但目前对介导     

桃果实后熟软化机理分子生物学研究进展

桃果实的成熟软化是一个非常复杂的发育过程,其间经历了一系列生理生化的变化,包括细胞壁的降解、乙烯的释放以及其他的代谢变化.对桃果实成熟软化方面的分子生物学研究进展进行了综述,介绍与桃果实成熟软化过程相关的细胞壁酶以及乙烯在果实成熟软化过程中的作用,并对软化机理进行了探讨.综合表明,果实的成熟软化过程受多种基因调控作用的影响.对果实成熟软化机理的探讨可为果实的贮藏及加工提供理论依据.     

内源激素对苹果果实生长发育的调控作用研究进展

本文综述了苹果果实生长变化与内源激素的关系以及苹果开花座果、幼果生长和果实成熟受内源激素调控的机理,指出了苹果果实在生长前期主要受GA、CTK、IAA类促进生长型的内源激素调控,苹果的成熟主要受ABA、Eth类促进成熟衰老的激素调控,并且各内源激素对果实生长发育的影响是相互作用的结果.     

1-MCP对苹果采后生理及保鲜效果的影响

果实成熟过程表现为色、香、味的发展和质地等的改变,乙烯在果实成熟过程中起着重要作用,被认为是成熟激素.1-MCP竞争性抑制乙烯与受体的结合,且1-MCP与乙烯受体的结合不可逆,致使乙烯信号传导受阻,从而达到延缓成熟的目的.     

乙烯与猕猴桃果实的后熟软化

研究猕猴桃果实成熟进程中内源乙烯释放规律以及外源乙烯处理对果实后熟软化的效应,以 探讨乙烯与猕猴桃果实后熟软化的关系．结果表明,猕猴桃果实采后后熟软化分为前期的软化启动阶段 和后期的快速软化阶段,乙烯在果实成熟过程的作用主要是加速了快速软化阶段的果实软化进程,而与 软化启动阶段的果实软化启动无明显相关;外源乙烯可加速猕猴桃果实后熟软化,其调控机理并不是通 过促进果实内源乙烯的合成而实现的。     

乙烯在种子休眠与萌发中的调控作用

种子休眠是指有生活力的种子在适宜的温度、水分、氧气等萌发条件下仍不发芽的现象。乙烯是植物生长的气体环境中非常重要的组分,调控植物生长发育的很多过程,包括种子萌发、花叶脱落、花衰老和果实成熟等。研究表明,植物激素赤霉素(GAs)和脱落酸(ABA)在调控种子休眠和萌发过程中存在相互拮抗关系;ABA诱导休眠,抑制种子萌发;GAs可以解除种子休眠,促进种子萌发;乙烯对很多物种打破休眠起重要作用,能促进休眠种子萌发的有效浓度是0.1~200uL/L。此外,利用乙烯生物合成和代谢过程中的抑制剂及乙烯信号传导途径中基因的突变体研究表明,乙烯参与到种子的休眠和萌发过程。乙烯通过调控ABA的代谢和信号传导途径对ABA产生拮抗作用。     

苹果果实发育及成熟软化过程中LOX的活性特点

研究了脂氧合酶(LOX)在富士苹果果实不同发育时期及采后乙烯调控下的活性变化。结果表明,LOX活性在果实生长发育阶段呈"V"字型变化,在盛花后1月及采收时表现出较高的活性,说明LOX不仅与果实成熟衰老有关,还极有可能在果实的细胞分裂和膨大过程中起重要作用;采后经1-甲基环丙烯(乙烯抑制剂)处理的果实,其LOX活性明显受到抑制;乙烯利处理则促进了LOX活性。相关性分析表明,1-甲基环丙烯、乙烯利、对照果实的LOX活性均与乙烯释放速率呈极显著(P0.01)正相关,即LOX活性受乙烯调控,参与果实成熟软化。     

植物乙烯响应因子(ERF)的结构、功能及表达调控研究进展

乙烯响应因子(ERF)是植物中AP2/ERF转录因子超家族中的一部分,其结构特征为含有1个AP2结构域,在AP2域外还含有功能各异的基序。ERF在胁迫下通常正向调控植物的抗性,但也会因为一些原因负调控植物的抗性。ERF通过调节果实的色素变化及软化等调控果实成熟过程,通过调控衰老和脱落进程以控制花叶的寿命。ERF受信号分子调控启动转录,之后受其他机制调控完成表达。ERF可以通过调控信号分子对下游基因进行大范围的调控。多种ERF与蛋白质之间互作的机制丰富了ERF调控下游基因的方式。本研究综述了ERF的结构特征、生物学功能及表达调控机制。图1表1参77     

乙烯调控果实成熟研究的进展

本文对乙烯生物合成的途径及乙烯生物合成的两个关键酶即ＡＣＣ合成酶和ＡＣＣ氧化酶进行了较为详细的介绍；着重讨论了ＡＣＣ合成酶和ＡＣＣ氧化酶的反义ＲＮＡ及ＡＣＣ脱氨基酶对番茄果实成熟的抑制作用，并对乙烯调控果实成熟的机制进行了探讨。     

果实软化的细胞壁降解酶及其调控研究进展

软化是果实成熟的一个重要标志,果实软化是由细胞壁降解酶促进细胞壁物质的降解,从而引起细胞壁超微结构发生变化所致.细胞壁降解酶活性的升高受基因的调控,采后生物技术为研究果实成熟软化提供了新的途径.反义基因技术证明,细胞壁降解酶基因的任何一种表达被抑制,果实都能够正常软化,表明果实的软化有其它因子的参与.文章就细胞壁降解酶在果实软化过程中的作用及其调控的研究进展进行了综述.     

夏橙果实发育后期及返青期类胡萝卜素积累及乙烯的调控

 【目的】明确夏橙发育后期转黄及返青过程中类胡萝卜素积累及关键合成酶基因表达的变化及乙烯的调控作用。【方法】将夏橙果实发育的后期和成熟过程分为转黄期（P1—P4）及返青期（P5—P7）共7个时期,通过比色法和Northern-blotting法分析发育后期成熟过程中及乙烯作用下果皮中类胡萝卜素的含量及其合成关键酶PSY、PDS和ZDS基因表达水平的变化。【结果】证实P1—P7发育过程中果皮发生由青至黄,继而返青的颜色变化,与果皮中类胡萝卜素积累及其合成途径中PSY、PDS和ZDS基因表达水平的变化趋势一致。乙烯可促进转黄期夏橙果皮中类胡萝卜素积累及PSY基因的表达,而对PDS和ZDS基因表达的影响不显著。乙烯处理不影响返青期果实中类胡萝卜素的积累,但能够阻碍果实成熟后期PSY和PDS基因表达水平的减弱。【结论】夏橙果实在发育后期及成熟过程中,乙烯在转黄期及返青期对类胡萝卜素积累及PSY和PDS基因表达的影响不同,暗示乙烯的调控作用还受果实发育相关因子的影响。在夏橙转黄期可以用乙烯促进转黄着色,而在返青期利用乙烯不能达到脱绿的效果。     

qRealTime-PCR检测CsWIP1在柑橘不同组织中的表达

通过实时荧光定量PCR(qRealTime-PCR)检测柑橘伤害诱导基因(CsWIP1)在乙烯胁迫和机械伤害过程中的表达情况.结果显示:CsWIP1仅在外源乙烯处理的叶片和果实离层(AZ-C)中表达,而在伤害、1-MCP+乙烯、1-MCP+伤害处理的叶片中均不表达,由此可见CsWIP1仅受到乙烯信号传导途径调控.     

甜樱桃乙烯转录因子PaEIL1基因的克隆及序列分析

根据植物乙烯转录因子EIL（EIN3-like）家族的氨基酸和核苷酸保守区序列设计简并引物,以甜樱桃（Prunus aviumL.）果实的cDNA为模板,通过RT-PCR方法得到了PaEIL1部分序列。随后进一步通过RACE技术克隆得到了PaEIL1全长片段,其大小为2 636 bp,包含一个1 806 bp大小的完整开放阅读框（ORF）及部分非编码区序列,编码蛋白大小约为601个氨基酸。聚类分析结果表明,PaEIL1属于EIN3/EIL家族乙烯转录因子成员。     

外源乙烯对不同成熟度网纹甜瓜果实细胞壁水解酶活性的影响

用浓度为10μL·L-1的外源乙烯处理不同成熟度网纹甜瓜(20℃,24 h),研究外源乙烯对果实硬度、ⅱ呼吸速率、乙烯释放量及细薄壁水解酶活性(多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲酯酶和羧甲摹纤维素钠酶)、脂氧合酶和外渗电导率的影响.结果表明,无论果实是否达到完熟状态,与对照组相比,外源乙烯处理能够显著提高成熟和完熟网纹甜瓜果实呼吸速率和乙烯释放量以及细胞壁水解酶和脂氧合酶活性和外渗电导率,使它们的果实硬度迅速降低.但是不同成熟度的甜瓜果实对外源乙烯的敏感性存在差异,即与成熟果实相比,外源乙烯更显著地提高完熟果实的以上各个指标,从而使乙烯处理后的成熟果实硬度下降的速度更快.另外从对外源乙烯的相应时间来看,外源乙烯处理后完熟果实的以上各指标立即升高,而成熟果实在乙烯处理后1～3 d与成熟果实对照差异不明显,处理后6～12 d乙烯处理组和对照组差异逐渐加大.说明外源乙烯处理可以进一步提高成熟和完熟果实中细胞壁水解酶活性,进而促进细胞的降解,加快不同成熟度甜瓜果实后熟软化进程.