FaRRP1调控草莓果实成熟的生理及分子机制

Abscisic acid (ABA)plays an important role in regulation of fruit ripening,however,its action molecular mechanisms remain yet unclear. Recently, we have screened an unknown protein gene using yeast two-hybrid screening by a bait protein, ABA receptor FaABAR.Downregulation of the gene expression levels in strawberry fruit affects the fruit coloring, thus the gene was designated as FaRRP1. Thereby,in the present project, experiment with strawberry fruit, we will first research FaRRP1 fundamental biological characteristics,including temporal and spatial expression pattern, subcellular localization, and copy number.Second extensively study the changes of physiological parameters and downstream responsive gene expression，which are involved in FaRRP1 regulation of fruit red-coloring by virus-induced gene silencing (VIGS).The physiological parameters include anthocyanins, soluble sugars, and ABA. The downstream resposive genes include ABIs, SnRK2, ASR, MYB, CHS and so on.Finally, detect the effect of exogenous ABA on both RNAi fruits and FaRRP1-FaABAR interaction. Ultimately, we will uncover the molecule mechanisms of cellular signaling transduction for ABA regulation of strawberry fruit ripening that may lay a research basis for fruit-ripening control.

脱落酸（ABA）是调控果实成熟的重要激素，然而其作用的分子机制尚未阐明。最近，我们以脱落酸受体蛋白FaABAR为诱饵蛋白，通过酵母双杂交技术从草莓果实中筛选了一个在植物中未知功能的蛋白基因。调低草莓果实中该基因的表达影响了果实的着色，因此该基因被命名为 "成熟调控蛋白基因FaRRP1"。为此，本项目以草莓果实为试材，首先研究FaRRP1基因基本的生物学特性，包括时空表达方式、亚细胞定位及拷贝数；其次，通过病毒诱导基因沉默VIGS技术深入研究FaRRP1调控果实着色涉及的生理及下游应答基因表达的变化，生理指标主要包括花色苷、可溶性糖和ABA含量，应答基因主要包括ABIs,SnRK2、ASR、MYB、CHS等；最后通过剖析外源ABA对RNAi果实及FaRRP1-FaABAR互作的影响，揭示脱落酸调控草莓果实成熟的细胞信号转导分子机制，为果实成熟调控奠定研究基础。

项目的背景：成熟的果实在发展农业经济及人们的营养、健康等方面发挥着重要的作用。然而，非呼吸跃变型果实成熟的调控机制目前还不是十分清楚。本研究以ABA等植物激素信号转导关键的组分为研究切入点进行研究，为果实成熟调控的机理研究奠定研究基础。.主要研究内容： 本项目以草莓果实为试材:(1)首先研究FaRRP1基因基本的生物学特性；(2)其次，通过病毒诱导基因沉默VIGS技术深入研究FaRRP1调控果实着色涉及的生理及下游应答基因表达的变化；(3) 最后通过剖析外源ABA对RNAi果实及FaRRP1-FaABAR互作的影响，最终揭示脱落酸调控草莓果实成熟的细胞信号转导分子机制，为果实成熟调控奠定研究基础。.重要结果：证实了FaRRP1 作为正调控因子参与草莓果实成熟的调控是通过ABA途径实现的，建立了FaABAR-FaRRP1-FaRIP信号转导分子模型，揭示了草莓果实成熟调控复杂的生理及分子机制。（1）FaRRP1主要定位在细胞膜，细胞核和胞质中，在整个植物水平进行了表达，在草莓基因组只有一个拷贝。通过VIGS和OE分别调低和调高草莓果实中FaRRP1基因的表达，不仅分别显著抑制和促进果实的成熟和ABA的积累。ABA和fluridone分别诱导和抑制FaRRP1表达，且FaRRP1蛋白可以结合ABA，结合Kd = 9.2 µ M. 揭示了FaRRP1 作为正调控因子参与草莓果实成熟的调控是通过ABA途径实现的。（2）通过酵母双杂交及LCI和BiFC试验，建立了草莓果实发育中存在FaABAR-FaRRP1-FaRIP蛋白信号转导分子模型，发现了FaABAR、FaRRP1和 FaRIPK1蛋白两两分别互作，且FaABAR-FaRRP1互作受ABA影响。（3）揭示了草莓果实成熟调控复杂的生理及分子机制，证实了草莓果实成熟的成熟受多种激素调控，如ABA、乙烯和芸苔素BR，同时发现蔗糖、蔗糖磷酸合成酶、钾离子通道和氧化磷酸化在草莓果实成熟过程中发挥着重要作用。.科学意义： 研究成果为非呼吸跃变型果实成熟的调控机制研究奠定了坚实的生理及分子基础。