RING基因在ABA诱导的采后香蕉果实耐冷性中的机制分析

Stored at Low Temperature is the most effective method for banana preservation, but the banana fruit is very sensitive to low temperature and will develop chilling injury when temperature is below 11 C, resulting in reduced commercial quality. Recent reports suggested that RING genes were important part of the E3 ubiquitin ligase and played a key role in plant stress tolerance. Our previous study showed that ABA treatment can effectively relieve the symptoms of chilling injury of banana fruit, and the accumulations of MaRING transcripts were induced by low temperature and ABA. However, the positive regulatory mechanism of RING finger protein in the ABA signaling pathway is still unclear. Therefore, we hypothesize that MaRING may interact with the genes of ABA signaling pathway through ubiquitination and regulate chilling injury. In this work, we intend to analyze the expression and ubiquitination activity of MaRING and other molecular biological characteristics, and yeast one-hybrid, two-hybrid bimolecular, fluorescence complementation and other molecular biology techniques will be use to screen the downstream target genes and interacting proteins of MaRING from the genes of ABA signaling pathway and prove our hypothesis. This study will provide new ideas to protect the postharvest fruit from low temperature stress.

低温贮藏是香蕉保鲜贮藏最有效的方法，但香蕉果实对低温敏感，在温度低于11℃时，即发生冷害，严重影响了其商品价值。RING指蛋白是E3泛素连接酶的重要组成部分在植物的抗逆反应中起到重要作用。在预实验中我们发现：ABA处理能够有效减缓香蕉果实的冷害症状；香蕉果实RING基因的表达受低温及ABA的诱导。但RING指蛋白在果实冷害与ABA信号途径中具体的正向调控机制尚不清楚。因此，我们推测MaRING可能通过泛素化与ABA信号通路相关基因进行互作调控冷害。本课题拟通过分析MaRING的表达情况及泛素化活性等分子生物学特性，采用酵母单杂、双杂、双分子荧光互补等分子生物学技术，从ABA信号通路相关基因中筛选获得MaRING的下游靶基因及互作蛋白来证明我们的假说。此研究将为改进采后果实适应低温胁迫的综合技术提供新思路。

低温贮藏是香蕉保鲜贮藏最有效的方法，但香蕉果实对低温敏感，在温度低于11℃时，即发生冷害，严重影响了其商品价值。植物激素脱落酸(Abscisic acid, ABA)在植物对环境胁迫的适应过程中发挥着重要作用。RING指蛋白是E3泛素连接酶的重要组成部分在植物的抗逆反应中起到重要作用。依据项目计划书，本项目先后从香蕉果实RING和ABA信号通路相关基因的克隆、表达及生物学特性分析，RING基因与ABA信号通路相关基因的互作分析，RING基因互作蛋白的表达及生物学特性分析及RING基因抗逆功能分析等方面开展了工作。通过RT-PCR扩增技术，分离得到12个香蕉果实RING基因和13个ABA信号通路相关基因的全长cDNA序列。研究了低温以及ABA处理对RING基因表达特征的影响，MaRING、 MaRING8和MaRING11的表达受低温及外源ABA的诱导。探讨了RING的亚细胞定位、转录激活活性及泛素化活性，MaRING、 MaRING8和MaRING11均不具有转录激活活性且均定位在细胞核，MaRING8具有E3泛素连接酶活性。采用酵母双杂及双分子荧光互补技术，从ABA信号通路相关基因中筛选获得MaRING8互作蛋白A5-2和BZ1，推断A5-2和BZ1为bZIP基因家族的成员，荧光定量分析表明A5-2和BZ1的表达也受低温及外源ABA诱导。染色体步移法分离ABA信号通路相关基因启动子，酵母单杂未筛选到与RING基因相结合启动子。获得超表达MaRING基因烟草植株，并对其进行抗逆功能分析，明确其抗寒性及对ABA的高度敏感性。在项目执行过程中，部分成果获2016年海南省科技进步一等奖（已公示），已发表SCI期刊论文2篇，中文核心期刊论文等2篇，拟投稿SCI期刊论文1篇。同时培养了包括项目负责人在内的诸多年轻人。通过本项目的执行，初步明确了RING指蛋白在采后香蕉果实ABA诱导耐冷性中的作用和机制，为改进采后果实适应低温胁迫的综合技术提供新思路，具有重要的理论和实践意义。