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pbgif1 promoting cell-proliferation in pear fruit is transcriptionally activated by Pb RR1

Horticultural Plant Journal 2024年第3期10卷 689-697页

作者： Huibin Wang Guangya Sha Rui Gao Jianwen Pang Rui Zhai Chengquan Yang Zhigang Wang Lingfei Xu College of Horticulture Northwest A&F UniversityYanglingShaanxi 712100China College of Life Science Hebei Agricultural UniversityBaodingHebei 071000China

As a cell proliferation regulator involved in wide biological processes in plants,GRF-INTERACTING FACTOR(GIF)controls different tissues ***,whether GIF participates in fruit development remains *** to transcriptome data,we identified pbgif1was highly expressed during fruit development in cytokinins induced parthenocarpy *** the present study,the biofunction of pbgif1 was initially *** of pbgif1 promoted fruit size of transgenic *** size of flesh fruit was not affected by cell expansion but the cell proliferation was promoted by overexpressing Pb *** accelerated cell proliferation process was also observed in pbgif1-overexpressed transgenic pear fruit *** transcriptional regulation of cytokinins on pbgif1 was further confirmed by exogenous CPPU treatments in pear *** investigate the underlying mechanism,the cytokinins-responded factor,PbRR1,was further focused *** results of Yeast-one-hybrid assay suggested that PbRR1 can bind to the promoter sequence of *** transcriptional activation of PbRR1 on pbgif1 was also confirmed by Dual-Luciferase *** together,the results showed that cytokinins control pear fruit development via the transcriptional activation of pbgif1 by PbRR1.

关键词： pbgif1 Cell proliferation Pear Fruit development Cytokinins PbRR1

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pbgif1基因在梨中的功能鉴定及相关机制解析

PbGIF1基因在梨中的功能鉴定及相关机制解析

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作者：沙光亚西北农林科技大学

学位级别：硕士

我国是梨的主要生产国,梨产业在我国果树产业中占有重要地位。为提高梨的果品品质,探索梨在果实发育中的调控因素尤为重要。课题组前期研究发现,通过CPPU(细胞分裂素类似物氯苯吡脲)和GA(赤霉素)处理梨的子房会使梨出现单性结实,成熟果... 详细信息

我国是梨的主要生产国,梨产业在我国果树产业中占有重要地位。为提高梨的果品品质,探索梨在果实发育中的调控因素尤为重要。课题组前期研究发现,通过CPPU(细胞分裂素类似物氯苯吡脲)和GA(赤霉素)处理梨的子房会使梨出现单性结实,成熟果实的形状也会发生改变。本研究通过分析CPPU和GA处理的转录组数据,发现pbgif1(GRF1-INTERACTING FACTOR 1)可能在果实发育中发挥调控作用。为进一步探究pbgif1调控果实发育的途径,通过酵母双杂筛库筛选出了一个与pbgif1互作的蛋白PbbHLH137,通过在梨的果肉愈伤和番茄中分别过表达pbgif1和PbbHLH137验证了两者调控果实发育的功能,同时证明了pbgif1可通过促进PbbHLH137的转录激活活性进而促进果实发育。此外,还发现上调pbgif1会增加果实有机酸、细胞分裂素和生长素的含量。主要研究结果如下:1.从转录组中筛选到一个可能参与果实发育调控的候选基因pbgif1,从‘砀山酥’梨中克隆该基因的编码序列,序列分析发现其开放阅读框为651 bp,编码216个氨基酸。蛋白结构分析发现pbgif1蛋白的N端含有具有蛋白结合活性的SNH保守结构域,C端含有具有反式激活活性的QG结构域。亚细胞定位结果显示pbgif1优先定位于细胞核并少量存在于细胞质。pbgif1受外源的CPPU、GA诱导表达,并响应干旱胁迫。***1的C端具有较强的反式激活活性,通过使用pbgif1的N端残基构建载体进行筛库,发现了一个可能的互作转录因子PbbHLH137,其编码基因的开放阅读框为1068 bp,编码355个氨基酸。分析发现该蛋白C端具有bHLH-SF保守结构域,属于bHLH-APE-like亚家族。亚细胞定位结果发现PbbHLH137定位于细胞核。进一步通过Y2H、Bi FC和Split-LUC验证了pbgif1与PbbHLH137在植物体内体外的互作。3.通过将pbgif1和PbbHLH137分别转入‘Micro Tom’番茄和‘Starkrimson’梨果肉愈伤中,验证了两者调控果实发育的功能。结果表明,在番茄中异源表达pbgif1或PbbHLH137,均可以通过使果实细胞变大进而使得果实变大,但转录辅因子pbgif1可通过促进PbbHLH137的转录激活活性发挥作用,而转录因子PbbHLH137则可直接调控下游基因促进果实发育,所以前者的对果实膨大的促进效应不及后者,在梨果实愈伤中的研究结果亦是如此。此外,pbgif1可以独立于PbbHLH137促进果实细胞的增殖。4.通过定量发现pbgif1可能在梨中参与一条与苹果和拟南芥相同的有机酸/花青苷调控途径:GIF1蛋白与结合在COP1启动子上的未知蛋白相结合,抑制COP1的表达,进而增加MBW复合物的积累,促进了下游VHAB1等有机酸积累基因的表达,促进了果实有机酸的积累。此外pbgif1还可以上调果实中细胞分裂素和生长素的水平。5.在酵母双杂交筛库发现pbgif1可与PbbHLH137、PbGRF7、PbGRF11等蛋白结合,进一步在愈伤和番茄上的实验证明了pbgif1可增强植物的抗旱能力,但过表达pbgif1并不会显著影响杜梨根系的生长状态。

关键词：梨 pbgif1 PbbHLH137 互作蛋白果实发育

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