石榴多聚半乳糖醛酸酶基因家族鉴定及表达分析文献综述

 2022-04-08 23:01:17

文献综述

果实成熟经历着一系列变化,包括色泽、质地、风味、呼吸速率、乙烯的释放和其他代谢变化。在这些变化中,果实质地直接影响果实品质和果品的商品性,也是果实采收和贮藏过程品质评估的重要指标。果实软化是果胶物质降解和细胞分离的结果。20世纪60年代初Hobson[1]指出多聚半乳糖醛酸酶(PGs)与番茄果实软化密切相关,以后研究证明该酶是一种细胞壁蛋白,它的主要功能是将果实细胞壁中多聚半乳糖醛酸降解为半乳糖醛酸,使细胞壁结构解体,导致果实软化。近年来随着分子生物学方面的技术应用于PGs的研究,人们对PGs的认识更加深入。

在PGs的生理特性方面表明PGs具有2-3种同工酶,许多植物果实的PGs蛋白已经得到纯化,如番茄[2]、香蕉[3]、桃[4]、草莓[5] 等。番茄、香蕉、草莓都有3种不同的PGs同工酶,番茄和香蕉均是一种同工酶 行使外-PG的功能,两种行使内-PG的功能,而草莓则与之相反。

PG基因的表达是受乙烯调控的。如乙烯可诱导绿熟番茄PG mRNA的积累[6,9] ,在不能正常成熟、乙烯合成受阻的突变体番茄Nr中,PG mRNA和PG酶的水平极低[10] ,乙烯作用抑制剂如硫代硫酸银也可以抑制PG mRNA的积累[11]。Sitrit[12]等认为,PG基因的转录也是受乙烯控制的,PG基因对乙烯非常敏感,能对非常低的乙烯水平产生反应,反义ACC转基因果所产生的极微量乙烯已足够诱导PG mRNA的积累。

贮藏措施对果实PG酶活性也有一定的调控作用,从而延缓果实硬度下降,提高果实的耐贮性。例如番茄、毛叶番荔枝在空气中贮藏前用高浓度的CO2(20%)处理三天之后,PG mRNA和PG酶活性受到抑制,果实硬度下降缓慢[13][14]

在各种果实中的PGs研究方面,李慧等发现早熟砂梨翠冠PpPG1PpPG2基因核苷酸序列(cDNA .DNA)长度编码蛋白、外显子和内含子组成以及货架期表达特点均存在差异,并且位于系统进化树的不同发育分枝上。PpPG1与PpPG2属于不同的多聚半乳糖醛酸酶基因家族成员,它们的表达受乙烯调控,均参与翠冠梨在夏季货架期的果实软化过程[15]

霍如雪等发现PGs基因家族在果实成熟和软化过程中具有重要作用[16,18]。在桃UniGene数据库中找到了10个有表达数据的PGC基因,其中有9个基因均在果实中表达,而且有5个基因是在果实中特异表达,表明PG基因在桃果实发育过程中扮演者重要角色。对桃PG基因与果实发育关系研究能够为培育符合市场需求的桃优良品种提供重要的理论依据,并具有现实的指导意义[19]

何颖等研究利用“冬枣基因组和转录组数据,对枣PG家族成员进行了系统发育关系和表达模式分析,通过对ZjPG 家族成员在lsquo;冬枣rsquo;果实发育过程中的表达模式分析,说明在果实由硬质变为酥脆的过程中PG基因可能发挥了重要作用。同时系统进化树中ZjPG07CitPG相似性较高,CitPG在甜橙发育过程中参与果胶的溶解[20],因此,ZjPG07可能是枣酥脆性形成的关键因子,进一步阐明了ZjPG基因的生物功能对揭示控制果实发育的分子机制及提高枣果酥脆性分子育种具有重要意义[21]

参考文献

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