森林草莓FvVND4c调控果实次生细胞壁形成和类黄酮积累的分子机制研究

草莓Gefitinib-based PROTAC 3 MW的浆果具有独特的风味和香味,是最受欢迎的水果之一。草莓果实成熟后果实软化易腐烂,决定了它短暂的货架期及高额的储存及运输成本,很大程度上限制着草莓产业的发展。草莓果实软化主要是由于细胞壁的结构和成分发生改变,因此对草莓果实细胞壁的探究,可以为其品质改良提供新的基因资源及理论基础。森林草莓(Fragaria vesca)因其基因组小,生长周期短且易于基因转化,作为栽培草莓的模式植物。本课题先前的研究发现,NAC家族蛋白Fv NST1b调控草莓果实次生细胞壁的形成,为草莓果实细胞壁改造提供了分子基础,但是与其相近的同源基因FvVND4s(FvVND4a、FvVND4b、FvVND4c)的功能还不确定。本研究通过草莓叶肉细胞次生细胞壁体外诱导培养体系预测了FvVND4s的功能,利用草莓果实瞬时过表达技术和转录组分析对FvVND4s进行表型观察和功能鉴定,结合SELEX技术和荧光素酶GDC-0973报告实验,阐明了FvVND4c通过激活下游基因Fv MYB46,调控果实次生细胞壁的形成和类黄酮的积累。主要研究结果如下:(1)建立森林草莓叶肉细胞次生细胞壁体外诱导培养体系,叶肉细胞在诱导培养的第7天开始分化形成木质部细胞,在次生细胞壁形成的过程中,FvVND4a和FvVND4c的表达量显著上升,说明它们可能参与次生细胞壁的形成。(2)在草莓果实中瞬时过表达FvVND4a、FvVND4b、FvVND4c,发现FvVND4b和FvVND4c诱导次生细胞壁的形成和类黄酮的积累,转录组分析显示FvVND4c参与调控木质素和类黄酮生物Hospital Associated Infections (HAI)合成过程。(3)qRT-PCR分析显示,过表达FvVND4c可以诱导Fv MYB46和Fv MYB83的表达。结合SELEX技术和荧光素酶报告实验证明了Fv MYB46和Fv MYB83是FvVND4c的下游基因。(4)在草莓果实中瞬时过表达Fv MYB46和Fv MYB83,只有Fv MYB46可以诱导产生次生细胞壁和类黄酮的积累及相关功能基因的表达。(5)FvVND4c和Fv MYB46过表达草莓果实的转录组比较分析显示,FvVND4c和Fv MYB46都参与调控木质素和类黄酮生物合成过程。综上所述,本研究阐明了FvVND4c通过激活下游基因Fv MYB46的表达,共同调控次生细胞壁形成和类黄酮积累的分子机制,为草莓果实的品质改良提供了宝贵的基因资源及理论基础。