逆境下黄瓜果实苦味形成的分子机理研究

Abiotic stress, such as drought or low temperature, usually causes bitter compounds accumulated in the fruits of cucumber, which would seriously affect the commodity of cucumber. However, the molecular basis underlying this phenomenon is largely unclear. By integrating big genomic data and other strategies, we successfully uncovered the molecular mechanisms of bitterness biosynthesis, regulation and domestication. Among these discoveries, an SNP within the promoter region of fruit bitterness gene (Bt) is essential for plant in a response to abiotic stress. When this site is mutated, abiotic stress failed to induce gene expression of Bt as well as bitterness generation in cucumber. To further elucidate the molecular basis of abiotic stress regulatory network in controlling the fruit bitterness of cucumber via the SNP site, this application plans to clone ABA or stresss induced transcription factor that is able to directly regulate Bt in cucumber fruits. In addion, to uncover the molecular basis of abiotic stress induced bitterness formation in cucumber fruits, it’s necessary to inspect whether key regulators from the known stress signaling transduction networks are involved in controlling fruit bitterness by employing the newly identified TF, and SNP site, which in turn would help to lay solid theory basis and identify reliable molecular markers for new type of non-bitter cucumber cultivation.

干旱、低温等逆境胁迫易导致黄瓜果实中积累苦味物质，严重影响黄瓜的商品品质，其分子机理缺乏系统的研究。我们通过整合基因组大数据及多种研究手段，成功阐明了黄瓜苦味合成、调控及驯化分子机制。其中，位于黄瓜果实苦味基因（Bt）启动子区的一个SNP位点对逆境条件下果实苦味形成至关重要。该位点突变后黄瓜果实中Bt基因表达不再受到外界环境的影响，果实也不再变苦。为了进一步阐明植物逆境应答调控网络通过该位点控制黄瓜果实苦味形成的分子机理，本项目拟发掘受逆境激素ABA和非生物胁迫诱导、直接控制Bt基因表达的转录因子，并进一步探求已知逆境信号调控网络中的关键节点基因是否通过该转录因子及Bt启动子区的SNP位点控制果实苦味合成，进而阐明逆境条件下黄瓜果实苦味形成的分子机理，为新型无苦味黄瓜品种培育提供更加全面的理论基础和更多的分子靶标。

干旱、低温等逆境胁迫易导致黄瓜果实中积累苦味物质，严重影响黄瓜的商品品质，其分子机理缺乏系统的研究。项目前期通过整合基因组大数据及多种研究手段，成功阐明了黄瓜苦味合成、调控及驯化分子机制。其中，位于黄瓜果实苦味基因（Bt）启动子区的一个SNP位点对逆 境条件下果实苦味形成至关重要。该位点突变后黄瓜果实中Bt基因表达不再受到外界环境的影响，果实也不再变苦。为了进一步阐明植物逆境应答调控网络通过该位点控制黄瓜果实苦味形 成的分子机理，本项目拟发掘受逆境激素ABA和非生物胁迫诱导、直接控制Bt基因表达的转录因子，为新型无苦味黄瓜品种培育提供更加全面的理论基础和更多的分子靶标。项目的主要研究内容为1、筛选响应ABA、逆境胁迫且直接调控Bt基因的转录因子；2、阐明转录因子通过SNP1601调控Bt表达的分子机制；3、解析转录因子与已知ABA信号传递网络关系；4、分析葫芦素B合成关键基因Csa6G088180表达模式及共表达基因；5、筛选与Bt基因互作的转录因子。目前团队已发现黄瓜种子萌发特定时期，幼根中可能存在与Bt协同作用的辅因子共同调控Csa6G088180表达及葫芦素B的合成。通过IP-MS筛选到一个与Bt相互作用的bHLH转录因子，并利用酵母双杂交实验(Y2H)和双分子荧光互补实验（BiFC）确证该基因与Bt基因在蛋白水平互作。下一步将利用转基因等试验手段阐明该基因的生物学功能，为解析黄瓜苦味调控分子机制提供更多理论依据和分子靶标。.