一氧化氮对采后番茄果实CBF抗冷信号途径的调控

Chilling injury is the main restrictive factor for the storage of cold sensitive fruits, research on cold-resistant mechanism and developing safe, effective, convenient and economic cold-resistant inducing methods have important theoretical and practical significance. The research shows that CBF pathway plays a crucial role in fruit anti-cold process. Nitric oxide (NO) as an important message molecule can induce cold resistant ability in postharvest tomato fruits, but its mechanism is not well known until now. We have well research background on NO and CBF pathway, beside that we will construct "Enhanced (E)" and "Inhibited (I)" systems, that is antisense LeCBF1 tomato (supported by former NSFC Project) and super-expressed LeCBF1 tomato (will be developed in this project), to explain the possibility that whether NO regulates cold resistant ability in fruits through CBF pathway. Screening key protein or genes by OMICS methods, using spectroscopical method and some new biomolecular methods can help revealing possible mechanism of NO regulating cold resistant ability in fruits through CBF pathway.

冷害是冷敏型果蔬低温贮藏的主要限制因素，探索果蔬抗冷机制及安全高效、简便经济的抗冷诱导方式具有重要的理论和实践意义。研究表明CBF基因调控的抗冷途径在果实抗冷过程中发挥重要作用。一氧化氮（NO）作为重要的信号分子能够诱导采后番茄果实抗冷能力的提高，但NO是否通过CBF信号途径实现对抗冷的调控，以及如何调控尚不明确。基于此，我们拟立足于课题组前期在NO和CBF抗冷方面良好的研究基础，利用上个基金中获得的转反义LeCBF1番茄材料，同时拟构建超表达LeCBF1番茄材料，在LeCBF1"增强"和"抑制"的对应体系中，揭示NO是否通过对CBF抗冷途径的调控实现对果实抗冷的调控。在转录组学和蛋白组学基础上筛选该调控过程的关键蛋白或基因，引入光谱学研究方法，结合原核表达、荧光探针标记、活性电泳等分子生物学技术，辅以生物信息学中的分子建模技术，深入揭示NO通过CBF抗冷信号途径调控果实抗冷的机制。

冷害是冷敏型果蔬采后贮藏的限制性因素，探索果蔬抗冷机制及安全高效、简便经济的抗冷诱导方式具有重要的理论和实践意义。CBF基因调控的抗冷途径在果实抗冷过程中发挥重要作用。一氧化氮作为重要的信号分子能够诱导采后番茄果实抗冷能力的提高，但NO是否通过CBF途径实现对抗冷的调控，以及如何调控尚不确定。.本项目首先以采后番茄果实为材料，通过构建NO和NOS缺失体系，研究NO在采后番茄果实CBF抗冷途径中的作用及特点。结果表明NO可以诱导CBF抗冷途径，并且该诱导途径与NOS合成NO途径密切相关。其次，通过外源精氨酸和精氨酸酶抑制剂nor-NOHA 处理番茄果实，研究了精氨酸酶活性调节对果实抗冷性的影响。结果表明，精氨酸处理显著提高了低温胁迫下果实的精氨酸酶、精氨酸脱羧酶（ADC）以及一氧化氮合酶（NOS）的活性，提高了果实内源多胺、脯氨酸及NO的水平，增强了果实的抗氧化能力及抗冷性；而nor-NOHA 处理加重了果实冷害的发生。以上的结果表明，NOS途径产生的内源NO以及精氨酸酶途径产生的内源NO通过诱导番茄果实CBF途径参与抗冷反应。.本项目克隆了CBF途径关键基因cLER1P6、cLER17C11和AK319308.1，并对其在低温下贮藏的表达模式，及系统Ⅱ乙烯的合成对其表达的影响进行分析，为后续研究NO与CBF关键蛋白的互作奠定基础。.在此基础上，我们拟立足于课题组前期在NO和CBF抗冷方面良好的研究基础，构建SlCBF1基因沉默番茄材料，在SlCBF1“正常”和“抑制”的对应体系中，揭示NO是否通过对CBF抗冷途径实现对番茄抗冷的调控。目前成功构建出SlCBF1沉默的转基因番茄，通过测定NO的含量和NOS的活性，以及检测SlCBF1下游抗冷基因表达量，揭示NO通过CBF抗冷信号途径调控番茄抗冷的机制。同时对比转基因植株和野生型植株的抗冷相关生理指标（电导率，丙二醛，游离脯氨酸，可溶性蛋白，抗氧化相关酶活）差异，进一步验证SlCBF1在番茄中的抗冷作用。.本项目完成了相关研究任务，后期将结合荧光定量PCR、相关的蛋白组学实验继续筛选该调控过程的基因及相关调控因子，以更深入揭示NO通过CBF抗冷信号途径调控番茄抗冷的机制。