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番茄果实成熟过程中自噬流的变化及自噬相关基因ATG8f的功能验证

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番茄是设施栽培的主要蔬菜作物,也是研究果实发育的重要模式植物。番茄果实成熟是一个动态且复杂的过程,涉及许多生理生化变化过程。自噬是真核生物依赖溶酶体和液泡途径进行细胞降解和物质回收的一种过程,不仅影响植物对胁迫的响应,也影响植物的生长发育。本文以‘Micro-Tom’番茄为研究材料,综合运用生物信息学、遗传学、生理生化等方法探究番茄果实成熟过程中自噬流的变化以及自噬相关基因SlATG8f的功能,主要结果如下: (1)番茄ATG8基因家族共有7个亚型。7个SlATG8s基因分布于6条染色体;SlATG8s蛋白分子量变化范围为13.2~30.05 kDa,氨基酸数量116~271个;SlATG8s基因在进化过程中发生了片段复制事件,且与茄科植物存在更近的亲缘关系;SlATG8s基因在番茄果实的成熟过程中差异表达,表达量大多在果实破色期或者成熟后期较高。 (2)从番茄中克隆自噬相关基因SlATG8f。SlATG8f编码的蛋白是一个具有跨膜结构的亲水性蛋白,SlATG8f基因C端附近含有一个保守的Gly残基,与酵母ATG8的PE受体位点相对应,并且SlATG8f基因在茄科植物中高度保守。亚细胞定位结果显示SlATG8f蛋白位于细胞质和细胞膜。 (3)SlATG8f影响番茄果实发育以及果实自噬活性。SlATG8f过表达株系中番茄果实的心室胶质组织相比野生型更为饱满,且心室胶质组织液化速度更快,这表明SlATG8f基因可以正向调控番茄果实的发育。MDC染色和透射电子显微镜观察结果表明, SlATG8f过表达株系中果实自噬体数量显著多于野生型, Western blot 实验表明SlATG8f过表达株系中果实破色期ATG8蛋白表达量显著增多。据此得出,SlATG8f过表达株系的果实中有相对更强的自噬活性,这表明SlATG8f的表达量与自噬活性成正相关。SlATG8f过表达能诱导番茄果实内自噬体的形成,增加番茄果实细胞的自噬流。 (4)SlATG8f促进番茄果实成熟,提高果实品质。SlATG8f过表达能促进番茄果实中抗坏血酸、可溶性固形物、番茄红素积累,降低果实中可滴定酸的含量,加快果实软化,影响乙烯相关基因、类胡萝卜素相关基因和细胞壁结构相关基因的表达量。

罗太敏

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番茄 果实成熟 自噬流变化 自噬相关基因 生物学功能

硕士

农艺与种业

须文

2023

贵州大学

中文

S6