转录因子MYB调控采后香蕉果实软化的分子机理研究

Texture softening is one of the most significant characteristics of fruit ripening, which directly determines fruit quality and marketability. MYB transcriptions factors (TFs), as one of the largest genes families in plants, play important role in plant development and abiotic stress responses. Researches about MYB TFs in fruit focus on transcriptional regulation of lignin and flavonoid biosynthesis. Our previous studies have found that the expressions of some MYB TFs and cell wall degradation-related enzymes/proteins (CWDREP) encoding genes increased cooperatively. The project is to investigate the transcriptional regulation of CWDREP by MYB TFs during fruit softening. The following issues will be studies: 1) identification of MYB TFs which possibly regulate the transcription of CWDREP-encoding genes; 2) Analyzing the properties of the identified MYB TFs; 3) Verification the transcriptional regulation of MYB TFs on CWDREP; 4) Exploring the mechanism of the transcriptional regulation of MYB TFs on CWDREP. The results will contribute to reveal the molecular mechanism of fruit softening from the viewpoint of transcriptional regulation and provide some novel information on the regulation of cell wall degradation metabolism.

质地是果实最重要的品质指标之一，直接决定果实的商品性。MYB是植物中重要的转录因子家族之一，在植物的生长发育和胁迫应答中发挥重要的调控作用。MYB在果实上的研究主要集中在木质素和类黄酮合成的转录调控上。我们最近的研究发现，在香蕉果实质地软化过程中，部分MYB转录因子和细胞壁降解代谢相关酶/蛋白的基因表达呈协同增加的趋势。本项目将以香蕉果实为材料，研究MYB转录因子对细胞壁降解代谢的转录调控作用，主要内容包括：1）鉴别对细胞壁降解相关酶基因起转录调控的MYB转录因子；2）分析香蕉MYB转录因子基因、蛋白及转录调控特性；3）验证MYB转录因子对细胞壁降解相关的酶/蛋白的基因的调控；4）解析MYB转录因子或与其它转录因子互作对细胞壁降解相关酶基因的转录调控机制。研究结果可望从转录调控角度部分揭示香蕉果实成熟软化的分子机制，为进一步阐明采后果实细胞壁降解代谢的调控机理提供新的理论依据。

质地是果实最重要的品质指标之一，直接决定果实的商品性。MYB是植物中重要的转录因子家族之一，在植物的生长发育和胁迫应答中发挥重要的调控作用。本研究发现，在香蕉果实质地软化过程中，转录因子MYB16通过选择性剪切产生一个具有DNA结合结构域的MYB16L和一个无DNA结合结构域的MYB16S；转录因子MYB16L与淀粉降解及细胞壁降解代谢相关酶/蛋白的基因表达呈相反的趋势,而转录因子MYB16S与淀粉降解及细胞壁降解代谢相关酶/蛋白的基因表达呈协同增加的趋势；亚细胞定位显示MYB16L和MYB16S定位于细胞核，其中MYB16L具有EAR转录抑制结构域，并且MYB16L的转录抑制活性主要依赖于该结构域；EMSA、DLR、ChiP-seq和ChiP-qPCR表明MYB16L通过直接结合淀粉降解相关基因及细胞壁降解代谢相关酶/蛋白的基因的启动子区，抑制淀粉降解及细胞壁降解相关基因的转录；蛋白-蛋白互作及蛋白质-DNA相互作用结果表明MYB16S通过与MYB16L相互作用，减弱转录因子MYB16L对淀粉降解及细胞壁降解相关基因的转录效应，从而调控香蕉果实的成熟软化进程；此外，我们还发现Trx14通过调控转录因子MYB16L的氧化还原状态从而调控其转录活性，进而调控香蕉果实的软化进程。这些研究结果表明MYB16通过选择性剪切产生的自我循环调节以及Trx14介导的氧化还原调节，参与香蕉果实的成熟软化调控。