桃果实主要过敏原蛋白Pru p 3的光调控及分子机制研究

Food allergy has presented a major threat to food safety, and how to decrease the allergen content in food is one problem demanding prompt solution. Pru p 3 is the major allergen in peach, which is regulated by light intensity. However, the mechanism behind this remains unclear. Our previous study showed that there are many light-response elements in the promoter region of Pru p 3 gene, on the basis of this, we will focus on the molecular mechanism of light regulation on the Pru p 3 gene expression pattern in this project. Firstly, the peach fruit will be shaded and the effect of shading on the Pru p 3 content will be investigated. And then we will clone and analysis the promoter of Pru p 3 gene. Based on this, the promoter region of Pru p 3 associated with light responsing will be used as bait in the yeast one hybrid system to isolate the underlying regulatory factor from the peach cDNA library treated with shading. The interaction of the candidate factor and the promoter will be further verified by ChIP analysis. Finally, the core element sequence deleted mutant will be constructed and the light response activity of the promoter will be studied. The research results are expected to clarify the regulation mode and mechanism of light on the gene expression of major allergen Pru p 3 in Peach. The project research will enrich the theoretical system of expression regulation of allergen encoding genes, and also provide a new theoretical basis for the control of allergen content in peach and the breeding of hypoallergenic peach varieties.

食物过敏是影响食品安全的关键因素之一，如何降低食物中过敏原的含量是目前亟待解决的问题。Pru p 3是桃果实中的主要过敏原，其基因表达受光照调节，但机制尚不明确。前期研究结果表明，Pru p 3基因启动子中存在光响应元件，在此基础上本项目重点探究光照影响桃Pru p 3基因表达的分子机制。首先结合遮光处理，明确遮光对桃果实中Pru p 3蛋白含量的影响；克隆分析Pru p 3基因启动子，以其光照应答关键区域为诱饵，构建酵母单杂交体系，筛选上游转录调节因子；借助染色质免疫共沉淀验证候选转录因子与Pru p 3启动子的互作，并确定转录因子确切的结合位点；构建顺式元件缺失突变体，通过基因枪瞬时转化烟草验证Pru p 3启动子功能。研究结果可望阐明桃Pru p 3光调控表达分子机制，并将进一步丰富过敏原基因的表达调控体系，为降低桃果实中过敏原的含量和进行低致敏性桃品种的选育提供理论依据。

随着生活水平的提高，人们对食品安全的关注越来越多。桃营养丰富，是我国的大宗水果，也是常见的致敏食物，因果实中过敏原的存在常给桃过敏患者带来安全隐患。前期的研究表明，在我国引发桃过敏反应的主要诱因是桃果实中存在一类过敏原蛋白Pru p 3，桃果实的致敏性与Pru p 3含量有关。掌握该蛋白的表达调控机制，降低桃过敏原的含量，是解决桃过敏问题的关键。然而，目前尚无相关研究报道。顺式元件分析结果表明，Pru p 3启动子存在大量光响应元件，然而光照影响Pru p 3表达的调控模式与机制尚不清楚。. 本研究结合果实套袋对桃果进行不同程度的遮光处理，明确了在果实发育过程中减少光照，桃果皮和果肉中Pru p 3的表达量均明显降低；通过构建酵母单杂交体系，筛选到与Pru p 3 启动子互作的TALE家族转录因子1个，然而基因表达分析显示该转录因子受光照影响并不显著；分别对不同光照处理和不同品种进行转录组分析，筛选得到7个与Pru p 3存在共表达关系的转录因子，4个受光照影响明显，其中OFP家族转录因子能够与候选TALE家族转录因子互作参与植物生长发育的调控，初步推断光照通过不同转录因子之间的协同互作，影响Pru p 3的转录表达。受光照影响的转录因子并不直接参与结合Pru p 3启动子，而是通过级联转录调控效应直接作用于Pru p 3启动子，起到正向调控的作用。利用VIGS转化体系，对部分转录因子进行了功能验证。基于上述研究结果，本项目明确了光照对桃果实中Pru p 3的影响模式，构建了Pru p 3受光影响的转录调控初步模型。本研究首次开展了过敏原基因Pru p 3转录调控机制研究，不仅丰富了过敏原基因的表达调控体系，同时为降低桃果实中过敏原的含量提供了理论指导。此外，项目还探究了遮光处理对桃果实中其它过敏原基因表达、果皮花青素合成等的影响。项目研究结果目前已整理完成论文两篇（其中一区论文1篇已发表，另1篇已接收，另有两篇文章正在整理中）。