摘要
番木瓜（CaricapapayaL.）是热带亚热带地区重要的经济作物，为典型的呼吸跃变型果实，采后很快成熟衰老和品质劣变，易受到生物或非生物胁迫影响，货架期短，不易贮运保鲜。钙离子作为细胞内重要的第二信使，在植物的生长发育和果实成熟中起着重要作用，而钙调蛋白（Camodulin，CaM）和类钙调蛋白（Camodulinlikeprotein，CML）作为重要的钙感应蛋白，也参与了植物生长发育和各级生物和非生物胁迫的响应。本实验室前期研究发现，钙处理能显著延缓番木瓜果实成熟，并且筛选出与成熟密切相关的基因CpCML15/16及其互作蛋白CpPP2Cs。本论文在此研究的基础上，进一步分析了CpCML15蛋白特性和钙结合能力，CpCML15与CpPP2Cs互作对CpPP2Cs磷酸酶活性的影响，利用转基因技术将CpCML15基因转至野生型番茄（Solanumlycopersicum）品种‘Micro-Tom’中，以验证CpCML15基因在果实成熟过程和植物逆境中的作用。同时筛选了适宜的浓度ABA外源处理番木瓜果实，促进果实成熟，检测了在采后番木瓜成熟过程中CpCML基因家族和CpPP2C家族相关基因的表达规律，以期揭示钙信号及ABA信号共同调控果实成熟的机制。主要研究结果如下： 1.2.5%的CaCl2溶液浸泡番木瓜果实，能显著延缓果实成熟进程，保持果实硬度；利用外源ABA浸泡处理番木瓜果实，促进了果实乙烯高峰的出现，果实提前2d左右成熟。 2.ABA处理促进了果实软化、类钙调蛋白和PP2C基因家族相关基因的表达。ABA处理促进了PG2、GAL、PL2、XYL、EXP1基因的表达，在果实成熟前期第2~4天时，CML5、CML7、CML8、CML11、CML13、CML15、CML16、CML17.1、CML20、CML23、CML25、CML27、CML28、CML30基因表达量低于对照果实，但在第六天之后，表达量开始极显著高于对照处理，说明ABA处理诱导了了大部分CMLs基因家族的在果实成熟后期的表达；CpPP2C5、CpPP2C15、CpPP2C38、CpPP2C46、CpPP2C47、CpPP2C51、CpPP2C57、CpPP2C65基因也在后期受到ABA的诱导上调表达。 3.体外诱导和纯化了CpCML15/16蛋白，验证了CpCML15/16具有Ca2+结合特性，并通过磷酸酶活性测定，发现CML15/16与PP2C46/65互作降低了其磷酸酶的活性。 4.CpCML15超表达促进了番茄果实的发育成熟进程。通过对CpCML15转基因番茄植株的培育，发现CpCML15转基因番茄提前了番茄果实的开花破色时期，与野生型（WT）相比，转基因番茄果实的“破色”提前了5天左右，促进了番茄果实的成熟发育进程。 5.CpCML15超表达番茄表现出较强的抗冷性。将CpCML15转基因番茄放至低温胁迫下，发现转基因的番茄苗的冷害症状比野生型番茄的程度较轻。相对于野生型，低温胁迫下转基因番茄表现出较低的冷害损伤，包括较低的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性，较高的过氧化氢酶（CAT）的活性，及较低的丙二醛含量的积累。 6.CpCML15超表达改变了番茄苗在低温胁迫下的转录特性。通过转录组测序对低温胁迫下不同番茄苗的差异基因进行分析，结果表明，野生型番茄与转基因CpCML15-5/7番茄经低温胁迫5d后，均发生变化的有6573个差异显著的基因；与野生型相比，CpCML15-5/7转基因番茄分别有1324和1246个特有的差异表达基因。低温处理前，野生型与转基因番茄的差异基因主要分布在类黄酮、二苯乙烯类，二芳基庚酸和姜酚、苯丙烷的生物合成、丁酸酯代谢、光合作用的天线蛋白等通路上。而经过低温处理5d后，CpCML15-5/7转基因番茄与野生型番茄差异基因主要富集在植物激素信号转导、光合作用，乙醛酸和二羧酸酯代谢、类胡萝卜素合成、光合生物中的碳固定、MAPK信号通路中，表明这些通路可能和番茄植株的低温胁迫耐受力紧密相关。
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