喀斯特山地火龙果种质耐低温关键蛋白及其作用机理研究

Pitaya cultivation has important economic value and ecological value in Guizhou province, but the low temperature stress significantly inhibited the development of pitaya industry. To study the key protein and its mechanism under the low temperature stress of Karst Mountain pitaya germplasm, we employed a label-free quantitative proteomics approach to study the functional proteins altered in the "purple red dragon" under the low temperature stress conditions. Selected the key physiological pathway and key protein effects under the low temperature stress, find out the key protein on the effect of the cold resisitance, and verified in gene expression levels. The study will of low temperature resisitant germplasm screening for pitaya and the low temperature resistant breeding new varieties to lay the foundation. It will lay a foundation for the subsequent pitaya in-depth study of the temperature resisitant gene function and low temperature resistance of the molecular mechanism of the regulation.

火龙果栽培在贵州地区具有重要的经济价值与生态价值，但短时低温的发生抑制了火龙果产业的健康发展。本项目拟以“紫红龙”为试材，在低温胁迫条件下，通过蛋白质质谱技术分析低温胁迫组与对照组间蛋白质组的差异蛋白，筛选出低温胁迫影响的关键蛋白及关键生理途径，找出影响抗寒性的关键蛋白，并在基因层面进行表达验证。本项目的实施将为火龙果耐低温种质的筛选及耐低温新品种培育奠定基础,为后续火龙果耐低温基因的功能分析及耐低温分子调控机理的深入研究奠定一定基础。

火龙果（Hylocereus undatus）栽培在贵州地区具有重要的经济价值与生态价值，但短时低温的发生抑制了火龙果产业的健康发展。本项目以自主选育的品种“紫红龙”为试材，从蛋白质组学、生理生化特征、基因转录调控表达等多层次系统研究火龙果的抗寒机制，筛选抗寒品种候选靶标蛋白，为喀斯特山地耐低温火龙果品种的培育奠定一定的理论基础。结果表明：（1）利用蛋白质组学技术，在“紫红龙”总共鉴定到742种差异表达蛋白，其中72个蛋白具有显著差异性，GO、KEGG富集分析表明差异蛋白参与各种植物生理生化进程,进一步分析表明植物激素如ABA、JA信号通路可能参与抗寒过程。（2）结合表达谱分析发现13个胁迫相关基因，其中4个基因与Lea5和GRCG高度同源，3个基因属于ABA家族，2个基因属于CAT家族。Real-time qPCR 分析了这些基因的时空表达模式，‘TR49312|c7_g18’, ‘TR130672|c5_g16’、‘TR130537|c6_g6’、‘TR40328|c2_g1’ 和 ‘TR29757|c3_g1’5个基因在冷处理后在“紫红龙”表达呈显著上调，表明这些基因可能参与植物的抗冷胁迫过程。（3）筛选并克隆出一个在“紫红龙”中显著上调表达的转录因子HuWRKY40，同源分析表明其与拟南芥WRKY40高度同源,转录活性分析显示其在细胞内具有转录激活的特性。利用转基因技术获得转HuWRKY40的本氏烟草阳性植株，进一步分析表明该转基因植株对ABA.高度敏感，生理生化实验表明该转基因植株呈现较强的抗寒特性。本研究结果深入分析了火龙果抗寒的网络表达图谱，初步揭示了火龙果抗寒的分子机理，为耐低温火龙果种质的筛选及耐低温新品种培育奠定基础。