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。     

采后处理对香蕉果实ACC合成酶基因表达的影响

香蕉属于呼吸跃变型水果,ACC合成酶(ACS)是乙烯合成路径中的关键限速酶。为了明确调控香蕉果实成熟关键ACS基因,对采后香蕉果实用乙烯利、1-MCP和自然成熟等处理,并利用实时荧光定量PCR分析ACS基因家族成员在果实成熟过程中的表达情况。结果表明,不同家族成员在3种处理中的表达趋势及表达量不一致,3个处理的MaACS4表达趋势一致,均为前期变化不大,成熟时快速增加,但最终上调倍数小于10。乙烯利和1-MCP处理的MaACS6表达量先下降后增加,自然成熟的先增加后下降。3个处理的MaACS10表达量在前期比较低且变化不大,但在成熟时急剧增加并达到峰值,最终上调倍数约1 700倍。乙烯利和1-MCP处理的MaACS13表达量先下降后增加再下降,自然成熟的前期变化不大,但成熟时显著下降。推测MaACS10是调控香蕉成熟的关键基因。     

乙酰水杨酸对采后玉露桃果实成熟衰老进程和乙烯生物合成的影响

20℃下用1.0mmol/L(pH3.5)的乙酰水杨酸(ASA)处理玉露桃Prunuspersica(L.)Batsch果实,分析其对果实成熟衰老相关因子的影响。结果表明,随着果实成熟衰老,LOX活性、超氧自由基()生成速率、ACC合成酶、ACC氧化酶活性和乙烯释放均呈峰形变化,果实硬度迅速下降,组织电导率持续上升;ASA处理显著抑制了峰前相应的LOX、ACC合成酶和ACC氧化酶活性变化以及乙烯释放,维持了较高的果实硬度和细胞膜的完整性,延缓了果实的成熟衰老。     

果蔬成熟乙烯生物合成相关酶基因研究进展

乙烯是引起果实成熟的植物激素,其生物合成过程受到多种因素的综合调控.利用基因工程手段,可调节乙烯生物合成相关酶的含量或活性,以阻断或减少果蔬中乙烯的产生,从而解决果蔬延熟保鲜问题.本文简述与乙烯生物合成相关的ACC合成酶、ACC氧化酶、ACC脱氨酶和SAM水解酶的基因表达,并浅述转基因食品的安全性问题.     

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。     

果实特异启动子调控薄皮甜瓜ACC合成酶cDNA反义表达载体的构建

应用反义RNA技术抑制甜瓜成熟过程中内源乙烯的合成,从而培育耐贮运品种是解决甜瓜延熟保鲜难题的可行新方法。根据GenBank中甜瓜、黄瓜ACC合成酶基因氨基酸保守序列设计引物,从成熟的薄皮甜瓜(齐甜1号)果肉组织中提取总RNA,经RT-PCR扩增得到约0.7kb的ACC合成酶cDNA片段,将其克隆到质粒载体pGEM-TEasy中,测序表明,该基因为777bp,编码258个氨基酸;从番茄(东农706)叶片组织中提取总DNA,经PCR扩增得到约2.2kb的E8基因片段,将其克隆到质粒载体pGEM-TEasy中,测序表明,该基因为2192bp;以pCAM2301为起始植物表达载体,pCAM-GT为中间载体,成功构建了果实特异启动子(E8)调控薄皮甜瓜ACC合成酶cDNA反义表达载体,采用冻融法将其转入根癌农杆菌LBA4404,得到了完整的Ti质粒表达载体系统。     

脱落酸对桃果实成熟软化和乙烯生物合成的影响

以"白丽"桃为试材,分析了果实室温条件下贮藏过程中外源ABA(脱落酸)处理和NDGA(去甲二氢化愈创木酸,ABA生物合成抑制剂)处理后多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲酯酶、ACC合成酶和ACC氧化酶含量的变化,探讨了在室温贮藏条件下ABA对果实成熟软化和乙烯生物合成的影响。结果表明:外源ABA处理可以提高多聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶的活性,加速果实硬度软化进程。外源ABA处理可以提高ACC合成酶和ACC氧化酶的活性,使果实乙烯释放量增加并且乙烯释放高峰提前出现。而NDGA处理则可以抑制多聚半乳糖醛酸酶的活性,果胶甲酯酶活性与清水相比虽然有降低,但抑制效果不显著。NDGA对果实硬度下降也有延缓作用。NDGA可以抑制ACC合成酶和ACC氧化酶的活性,从而降低乙烯释放量并且使乙烯释放高峰延时出现。     

ABA和乙烯与甜樱桃果实成熟的关系

以‘红灯’甜樱桃为试材,分析了果实生长发育过程中内源脱落酸(ABA)和1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)含量的变化以及外源ABA和乙烯利处理对果实成熟进程的影响,探讨了ABA和乙烯与甜樱桃果实成熟的关系。结果表明:果皮和果柄中的ABA含量呈逐渐上升的趋势,在花后43d达到最大值。果肉中的ABA含量呈先下降后上升再下降的趋势,在花后14d时含量较高,之后下降,花后25d开始又迅速上升,至花后36d出现一高峰,之后下降。种子中的ABA含量和果肉表现出相似的变化趋势,但ABA峰值的出现早于果肉。ACC含量在果实的整个发育过程中变化不大,并且一直处于很低的水平,最大值不足0.02nmol·g-1FW。外源ABA能促进内源ABA的合成和乙烯的释放,但对内源ACC的变化没有显著影响。乙烯利持续处理能促进乙烯的释放,提高内源ACC的水平。外源ABA能提高甜樱桃果实的成熟度和花青苷含量,促进果实软化。乙烯利处理对果实的硬度、花青苷含量和成熟度指数均没有显著影响。     

甜椒果实呼吸和乙烯释放规律的研究

不同品种、不同发育阶段的甜椒果实，采收后，在20℃下的呼吸、乙烯释放均表现下降趋势。外源乙烯处理不能诱导绿熟甜椒果实出现呼吸高峰，而只能对于过熟的全红果实的呼吸有暂时的促进作用，甜椒果实的呼吸表现属于非跃变类型。甜椒果实ACC含量与EFE活性从幼嫩果到成熟的全红果实呈下降趋势，不表现跃变型番茄果实所具有的ACC含量和EFE活性峰形变化趋势。跃变类型果实与非跃变型果实的乙烯代谢有明显的区别。     

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。     

基因工程在果实延熟中的应用

果实成熟是一个复杂的生理生化过程 ,也是一个复杂的发育调控过程。在生理生化方面 ,它包括乙烯的生成 ,大分子有机物的降解 ,硬度的减小 ,以及色素的合成等一系列变化 ,而这些变化是相应基因表达调控的结果。从成熟果实中提取ｍＲＮＡ并构建ｃＤＮＡ文库 ,通过对文库的筛选和分析 ,已鉴定出一系列与果实成熟相关的ｃＤＮＡ克隆 (金勇丰等 ,1996 )。应用基因工程将外源基因导入 ,特别是利用反义ＲＮＡ技术阻断翻译过程或抑制翻译过程 ,或正反义ＲＮＡ杂交降解 ,影响基因的表达(宋艳茹等 ,1990 ) ,从而达到延熟的目的 ,这方面的研究在国内外…     

桃果实采后脂氧合酶活性与内源乙烯对果实软化衰老的影响

以“南京白凤”桃果实为试验材料，研究了常温、低温和GA3处理条件下果实采后LOX(脂氧合酶)活性变化和内源乙烯发生规律。获得了后熟期间LOX活性与乙烯发生量的跃变型变化趋势；在果实软化衰老过程中，LOX启动膜脂过氧化作用导致果实软化衰老，同时内源乙烯的大量合成加速了果实的软化衰老速度；低温和GA3处理通过降低LOX活性和抑制内源乙烯合成，并延迟其高峰期的出现而延缓果实衰老进度。     

蔗糖磷酸合成酶与香蕉果实成熟、衰老的关系

 研究了正常成熟、成熟抑制和促进成熟处理的香蕉果实蔗糖磷酸合成酶( SPS) 与呼吸速率、硬度及蔗糖形成的关系。结果表明: (1) 使用乙烯吸收剂不仅极显著抑制了呼吸速率、果实软化和蔗糖的积累(P < 0.01) , 同时抑制了SPS的活性, 与正常成熟果实相比, 其SPS活性高峰延迟3 d出现, 酶活性明显降低。(2) 丙烯处理不仅使SPS活性高峰比对照提前9 d出现, 而且促进了呼吸速率的提高, 加速了硬度的下降和蔗糖的积累。表明SPS与香蕉果实的成熟、衰老和糖的积累及果实软化等有密切的关系。     

1-MCP控制采后果实品质劣变的研究进展

乙烯是引发跃变型果实后熟衰老的主要因素。1-MCP作为一种新型乙烯受体抑制剂,通过与乙烯受体不可逆的结合,抑制与乙烯相关的一系列生理生化反应,延缓果蔬后熟衰老的进程。从采后果实的乙烯、呼吸作用、果实品质、果实软化等方面,综述1-MCP在控制采后果蔬品质劣变中的作用,为进一步扩大1-MCP在果蔬采后贮藏保鲜中的应用提供理论依据。     

正常成熟与不成熟西瓜果实中ACS、ACO基因表达及乙烯产生的动态比较

<正>目的与意义:乙烯对非呼吸跃变型果实的成熟调控机制尚不明确。西瓜果实属于非呼吸跃变型果实,据报道称,外源乙烯处理会导致西瓜果实软化加速和水脱。以呼吸跃变型果实番茄为对照,拟测定西瓜果实乙烯的释放量和组织乙烯(CIE)含量,分析乙烯合成酶基因ACS和ACO基因在不同类型西瓜果实成熟过程中表达量变化,希望能解     

桃果实采后成熟过程中脂氧合酶活性变化

以‘玉露’和‘仓方早生’桃果实为试材,测定了成熟衰老过程中脂氧合酶（ＬＯＸ）活性的变化。结果表明,采后玉露桃果实在２０℃下贮藏,后熟软化进程很快,采后１～５ｄ,硬度由（１４．９３±１．００）ｋｇ／ｃｍ２降至（５．１１±０．８５）ｋｇ／ｃｍ２,随后变化平缓,表现为采后初期硬度快速下降期和后期缓慢下降期两个阶段,但仓方早生桃果实的软化类型不同于玉露;两品种果实均具有典型的乙烯跃变过程,ＬＯＸ活性峰先于乙烯释放峰出现２～３ｄ。５℃低温贮藏可显著抑制ＬＯＸ活性及乙烯的生成,有效地减缓软化;经低温贮藏１６ｄ后的玉露桃果实,置于２０℃仍能正常后熟软化,且不影响其品质。     

园艺作物果实成熟相关酶研究进展

果实成熟是果实生长发育非常重要的一个阶段,也是一个复杂的发育调控过程。在果实成熟期间有一些酶在发生作用。本文总结了果实成熟相关的酶类,如多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、果胶甲酯酶、β-半乳糖苷酶、ACC合成酶、ACC氧化酶在果实成熟过程中的作用及其基因克隆、基因工程方面的研究进展,并展望了今后的研究方向。     

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。     

脂氧合酶与果实的成熟衰老——文献综述

概述了高等植物中的脂肪酸氧化的脂氧合酶（ＬＯＸ）途径;ＬＯＸ与乙烯、茉莉酸、脱落酸和果实成熟衰老的关系;ＬＯＸ基因及其在果实成熟衰老进程中的表达模式等。对ＬＯＸ在果实成熟衰老过程中的可能作用机理进行了讨论。     

荔枝ACS1基因的分离及其与幼果脱落的关系

【目的】植物中ACC合成酶(ACC synthase,ACS)和ACC氧化酶(ACC oxidase,ACO)是调控乙烯形成的关键酶。荔枝ACO基因已分离获得,在此基础上,笔者进一步从荔枝中分离出ACS基因,进而分析该基因与荔枝幼果脱落的关系。【方法】通过RT-PCR和RACE扩增技术相结合的方法分离荔枝ACS基因;利用遮阴、环剥摘叶和100 mg·L-1NAA处理促进荔枝幼果脱落,进而用实时荧光定量PCR分析荔枝ACS基因与幼果脱落的关系。【结果】首次从荔枝中分离出ACS基因,命名为Lc-ACS1。Lc-ACS1推导的氨基酸序列与多种植物的ACS蛋白有较高的同源性,其中与甜橙和蓖麻的同源性最高,为76%。该基因包含ACS基因特有的11个不变氨基酸残基和7个保守区。遮阴、环剥摘叶和100 mg·L-1NAA处理都可以显著促进荔枝幼果脱落,且环剥摘叶后幼果乙烯释放量高峰出现在第2天。Lc-ACS1基因在任何一种促进荔枝幼果脱落过程中的表达量都高于对照,且基因表达量的高峰都早于相对落果率高峰。【结论】LcACS1基因可能是调控荔枝幼果脱落中的关键基因。