蘋果SUMO E3連接酶MdSIZ1調控逆境應答和花青苷積累的研究.pdf

1、翻譯后修飾在真核生物中發(fā)揮著重要作用，小泛素相關修飾物SUMO（small ubiquitin-related modifier）是真核生物中一種重要的翻譯后修飾。在SUMO結合底物的過程中有三種酶參與，分別是E1（激活酶）、E2（結合酶）、E3（連接酶）。植物SIZ1作為一種E3連接酶，促進底物和目標蛋白的結合。SIZ1調控逆境脅迫下產生的SUMO結合。目前已在擬南芥、水稻、石斛蘭以及蘋果等植物中發(fā)現(xiàn)SIZ1蛋白的存在。但是，對于唯一

2、的木本植物蘋果中的MdSIZ1還并沒有進行作用機理的研究。本文對蘋果中的MdSIZ1的功能及其調控的生理過程進行了研究。
　　本研究主要內容包括：⑴研究發(fā)現(xiàn)蘋果中的MdSIZ1可以在體內和體外發(fā)揮SUMO E3連接酶的作用。低溫、高溫、以及脫落酸處理會導致蘋果組培苗體內SUMO結合水平提高。在擬南芥突變體siz1-2中異位表達MdSIZ1，部分恢復了擬南芥的缺陷表型以及SUMO結合水平。研究證明，MdSIZ1與AtSIZ1具有類似

3、的功能，并且MdSIZ1介導的SUMO化在調控植物適應逆境脅迫方面發(fā)揮著重要作用。⑵在擬南芥中AtSIZ1調控缺磷脅迫。本研究發(fā)現(xiàn)，在缺磷處理的組培苗中，MdSIZ1的表達量和SUMO結合水平明顯提高。蘋果中，缺磷誘導的MYB轉錄因子MdPHR1被SUMO化修飾。異位表達MdSIZ1基因部分恢復了擬南芥突變體siz1-2在缺磷條件下的突變表型。研究還發(fā)現(xiàn)，在缺磷條件下突變體siz1-2的存活率與野生型相比明顯下降，而異位表達MdSIZ1

4、基因部分恢復了這種存活率下降的現(xiàn)象。為驗證MdSIZ1在蘋果缺磷脅迫的作用，我們使用過量表達和沉默表達的MdSIZ1轉基因愈傷組織進行研究。結果發(fā)現(xiàn)在缺磷條件下，過表達MdSIZ1的愈傷組織與野生型相比鮮重提高，而沉默表達MdSIZ1的愈傷組織在缺磷條件下無法生長。研究證明，MdSIZ1過表達提高了蘋果對缺磷脅迫的耐受性。⑶在蘋果中，果實色澤是一種重要的外觀品質性狀，而花青苷是決定蘋果果實顏色的重要次生代謝產物，花青苷的合成受溫度、光照

5、、營養(yǎng)物質以及植物激素的調控。轉錄因子MdMYB1在調控花青苷合成方面發(fā)揮重要作用，用MdMYB1進行酵母雙雜交篩庫，對陽性克隆的測序結果表明，MdMYB1可能與MdSIZ1相互作用，隨后，二者的相互作用被酵母雙雜、Pull-Down、Co-IP試驗所證明。隨后的研究表明，MdSIZ1作為SUMO E3連接酶調控MdMYB1的SUMO化，被SUMO化修飾的MdMYB1蛋白穩(wěn)定性提高，防止其被26S蛋白酶體降解；另外，研究發(fā)現(xiàn)，在愈傷和蘋