过量表达RdreB1BI对草莓果实品质及相关基因的影响

[目的]研究外源基因RdreB1BI转入对'红颊'草莓果实品质及相关基因表达的影响,揭示RdreB1BI在草莓果实品质调控中的作用及分子机理.[方法]以5个转RdreB1BI株系及非转基因'红颊'草莓全红期果实为材料,测定果实纵横径、单果重、可溶性糖、可溶性蛋白、抗坏血酸等风味物质及花青苷、总黄酮、总酚等着色物质的含量.应用BLASTn、GENEFINDER和PlantCARE等生物信息学方法分析外源基因和7个次生代谢产物合成途径相关基因(RdreB1BI、Fractin、FvC4H、FvCCR2、FvGST、FvF3H、FvDFR和FvMYB306)的结构,并预测基因启动子作用元件.采用qRT-PCR定量法检测相关基因表达量,应用7300 system软件和2-△△Ct法分析数据.对生理生化及分子数据进行方差及相关性分析,综合讨论RdreB1BI的转入对'红颊'草莓果实品质及相关基因表达的影响.[结果]转基因'红颊'草莓株系与野生型果实单果重的范围为11.75—15.42 g,纵径和横径的范围分别为35.12—40.42 mm及28.73—32.6 mm,仅株系8果实纵径显著大于株系7,其余指标间差异不显著.其中转基因株系1和7的花青苷含量显著高于野生型;转基因株系1、7及8总黄酮含量显著高于野生型;各转基因株系的总酚含量均显著高于野生型.转基因株系1、7和8果实的可溶性糖含量显著高于野生型(21.70 mg·g-1 FW),分别为野生型的2.87、3.39和3.35倍.可溶性固形物含量与可溶性糖含量呈正相关(r=0.811*),但样品果实的可溶性固形物含量间不存在显著性差异.转基因株系草莓成熟果实果肉中氨基酸含量为0.2580—0.3950 g/100 g FW,野生型果实的氨基酸含量为0.5151 g/100 g FW,显著高于各转基因株系草莓果实;转基因株系1和7的可滴定酸含量显著高于野生型;转基因株系1果实的抗坏血酸含量为168.35 mg/100 g FW,显著高于野生型(92.50 mg/100 g FW).转基因株系9及10果实的可溶性蛋白含量分别为25.97和25.86 mg·g-1 FW,显著高于野生型(22.93 mg·g-1 FW).RdreB1BI、FvCCR2(cinnamoyl-CoA reductase 2-like)和FvMYB306(myb-related protein 306)在各转基因株系中表达量显著高于野生型.分析发现差异表达基因启动子区域包含多种高等植物顺势调控元件,主要有对真核生物起增强基因转录效率的CAAT-box和核心启动子元件TATA-box.同时还包含G-Box、G-box、MBS、ARE、5UTR Py-rich stretch等能影响各基因对光的响应、在苯丙烷代谢途径中起调节作用的顺式作用元件.[结论]RdreB1BI调控相关基因参与转化体果实发育和成熟,提高光的有效性,活化黄酮类生物合成通路关键基因,差异基因中均包含大量光诱导响应元件,FvCCR2及FvMYB306的表达促进了总黄酮、酚类物质及花青苷等次生代谢物的合成.转入RdreB1BI使草莓果实的多项营养成分和着色物质含量显著增加,改善了草莓的果实品质.