转录因子SlMYC2在MeJA诱导采后番茄果实抗冷中的作用及其与精氨酸代谢的关系解析

The chilling resistance of postharvest fruit and vegetable induced by methyl jasmonate (MeJA) is closely related to arginine metabolism and MYC2 transcription factor. Analysis of the relationship among MeJA, MYC2 and arginine metabolism is very important for exploring the safe and effective methods against chilling injury of fruit and vegetable. In this project, we will use transcriptomic and proteomic methods to screen key distinct genes or proteins among the SlMYC2-silenced (supported by former NSFC Project), SlMYC2-overexpressed (will be constructed in this project) and wild-type tomato fruit. Together with the physiological and biochemical studies, SlMYC2 roles in MeJA-induced chilling resistance of tomato fruit will be elucidated. The regulation of SlMYC2 in arginine metabolism mediated by MeJA will be determined by examining the differences of arginine metabolism in SlMYC2-‘overespressed-nomal-silenced’ tomato fruit; SlMYC2 target genes related to chilling resistance and arginine metabolism will be determined by electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and chromatin immunoprecipitation (ChIP). Meanwhile, the interacting proteins of SlMYC2 will also be detected by yeast two-hybrid (Y2H) and the bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assays. In addition, the effect of inhibition/activation arginine metabolism, by treating fruit with arginine metabolism inhibitors or arginine respectively, on the role of SlMYC2 in regulation chilling resistance of tomato fruit will be investigated. The above researches will gradually reveal the functions of SlMYC2 transcription factor and clarify the relationship between SlMYC2 and arginine metabolism in MeJA-induced chilling resistance of postharvest fruit at the molecular, biochemical and visual levels. This project will provide a theoretical foundation for controlling chilling injury in postharvest fruit and vegetable with safe and effective methods.

茉莉酸甲酯（MeJA）诱导的果蔬采后抗冷反应与精氨酸（Arg）代谢和转录因子MYC2密切相关，解析“MeJA-MYC2-Arg代谢”三者的关系，对探索安全高效的果蔬冷害防控策略具有重要意义。本项目利用前期获得的SlMYC2沉默材料及拟构建的超表达SlMYC2番茄，借助组学手段筛选MeJA诱导SlMYC2“超表达-正常-沉默”果实抗冷中的差异基因和蛋白，结合果实Arg代谢的差异，明确MYC2在MeJA诱导果实抗冷及Arg代谢中的作用；利用染色质免疫共沉淀、凝胶阻滞、酵母双杂交及双分子荧光互补技术确定SlMYC2调控的与抗冷及Arg代谢相关的靶基因及其互作蛋白；并借助Arg代谢抑制剂及Arg处理，研究Arg代谢受阻/激活对MYC2调控的抗冷过程的影响，在分子、生化及直观效果等层面，逐步解析MYC2在MeJA诱导果实抗冷中的作用机制及与Arg代谢的关系，为实现果蔬冷害的安全高效控制奠定理论基础。

本项目研究了转录因子SlMYC2在MeJA诱导采后番茄果实抗冷中的作用及其与精氨酸代谢的关系。项目通过构建SlMYC2超表达番茄材料以及利用前期构建成功的SlMYC2沉默材料，结合低温及外源MeJA处理，研究了SlMYC2“增强”和“抑制”的对应体系中，番茄果实抗性能力及精氨酸代谢的变化，结果表明SlMYC2在MeJA诱导番茄果实抗性过程中发挥重要作用，并参与了MeJA对番茄果实中精氨酸代谢的调控。利用凝胶阻滞（EMSA）、双荧光素酶报告基因实验（DLR）检测了SlMYC2调控精氨酸代谢相关的靶基因。结果发现，SlMYC2可以与精氨酸酶编码基因（SlARG1与SlARG2）、精氨酸脱羧酶编码基因（SlADC）以及鸟氨酸脱羧酶编码基因（SlODC）启动子部位的G/E-box结合，靶向调控精氨酸代谢的关键基因；通过转录组学技术分析了受MeJA信号及低温共调控的关键基因，结合生物信息学分析最终筛选确定了受低温及MeJA共调控的7个抗冷相关因子，并利用病毒诱导基因沉默技术对筛选的因子在番茄果实抗冷中的作用进行了功能验证；同时利用酵母双杂交（Y2H）文库筛选技术筛选得到了与SlMYC2互作的27个蛋白。结合转录组的结果，在研究中最终筛选确定了2个关键的蛋白，并利用Y2H与双分子荧光互补（BiFC）技术进一步进行了分析与验证，并解析了这两个蛋白在SlMYC2调控番茄果实精氨酸代谢中的作用。项目进一步借助了精氨酸代谢抑制剂及外源精氨酸处理，研究了精氨酸代谢受阻/激活情况下对SlMYC2调控的抗性过程的影响，双向研究了SlMYC2和精氨酸代谢在果实抗冷诱导中的互作机制。结果表明，精氨酸代谢通路受阻不但会明显抑制SlMYC2参与MeJA介导果实的抗冷过程，也会抑制MeJA介导的果实抗病过程；而外源精氨酸对因SlMYC2功能缺失导致的果实抗性下降具有一定的补偿作用。通过上述研究表明，精氨酸代谢途径在MeJA-SlMYC2信号途径介导番茄果实采后抗性过程中发挥了重要作用，研究结果为实现果蔬冷害的安全高效控制奠定理论基础。