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芒果果實MiERF20基因的克隆、定位及表達分析

2025-04-14 00:00:00郭盼王鑫張莎莎馬德新龔艷邵遠志李雯
熱帶作物學報 2025年4期
關鍵詞:信號分析

摘""要:芒果(Mangifera"indica"L.)是典型的呼吸躍變型水果,其成熟衰老與乙烯密切相關。ERF轉錄因子(ethylene-"responsive"factor)在植物生長發育、果實成熟和乙烯信號轉導中發揮重要作用。本研究以貴妃芒果品種為試驗材料,克隆MiERF20基因,并對其生物學功能進行分析。結果表明:MiERF20基因全長492"bp,編碼163個氨基酸;MiERF20蛋白為不穩定的親水蛋白,無信號肽和跨膜區,含有25個磷酸化位點及1個AP2保守結構域;其二級結構以40.49%的無規則卷曲為主,還含有33.13%的α-螺旋、16.56%的延伸鏈和9.82%的β-轉角,三級結構符合AP2結構域特征;MiERF20與漆樹科開心果的ERF20蛋白同源性達83.89%。亞細胞定位顯示MiERF20位于細胞核,且具有轉錄激活活性。原核表達實驗表明該蛋白在原核系統中能被誘導表達。實時熒光定量分析結果顯示,MiERF20基因受乙烯誘導表達,表明其在乙烯調控果實成熟中發揮重要作用。本研究為進一步解析ERF轉錄因子在果實采后成熟過程中的功能和調控機制提供基礎。

關鍵詞:芒果;ERF轉錄因子;乙烯信號;基因表達;表達分析中圖分類號:S667.7"""""""文獻標志碼:A

Cloning,"Localization"and"Expression"Analysis"of"MiERF20"Gene"in"Mango"Fruit

GUO"Pan1,2,"WANG"Xin1,2,"ZHANG"Shasha1,2,"MA"Dexin3,"GONG"Yan3,"SHAO"Yuanzhi1,2,"LI"Wen1,2*

1."School"of"Tropical"Agriculture"and"Forestry,"Hainan"University,"Danzhou,"Hainan"571737,"China;"2."Sanya"Institute"of"Southern"Propagation,"Hainan"University,"Sanya,"Hainan"572025,"China;"3."Hainan"Haiken"Cold"Chain"Development"Co.,"Ltd.,"Sanya,"Hainan"572013,"China

Abstract:"Mango"(Mangifera"indica"L.),"as"a"typical"climacteric"fruit,"undergoes"ripening"and"senescence"processes"closely"related"to"ethylene."Ethylene-responsive"factors"(ERF)"play"crucial"roles"in"plant"growth,"fruit"ripening"and"ethylene"signaling"transduction."Mango"variety"Guifei"was"used,"MiERF20,"492"bp"long"and"encoding"163"amino"acids,""was"cloned"and"analyzed."Bioinformatics"analysis"revealed"that"MiERF20"was"an"unstable,"hydrophilic"protein"without"signal"peptides"or"transmembrane"regions,"containing"25"phosphorylation"sites"and"one"AP2"conserved"domain."The"secondary"structure"was"dominated"by"40.49%"irregular"coils,"33.13%"α-helices,"16.56%"extensions"and"9.82%"β-rotations."Its"secondary"structure"comprised"irregular"coils,"α-helices,"extended"chains,"and"β-turns,"consistent"with"AP2"domain"features."MiERF20"showed"83.89%"homology"with"ERF20"of"Lacertidae"pistachio."Subcellular"localization"indicated"that"MiERF20"was"located"in"the"nucleus"and"possessed"transcriptional"activation"activity."Prokaryotic"expression"assays"demonstrated"that"the"protein"could"be"inducibly"expressed"in"a"prokaryotic"system."Real-time"fluorescence"quantification"showed"that"MiERF20"was"ethylene-inducible,"suggesting"its"role"in"ethylene-regulated"fruit"ripening."This"study"would"provide"a"foundation"for"further"analysis"of"the"functions"and"regulatory"mechanisms"of"ERF"transcription"factors"during"postharvest"fruit"ripening.

Keywords:"mango;"ERF"transcription"factor;"ethylene"signaling;"gene"expression;"expression"analysis

DOI:"10.3969/j.issn.1000-2561.2025.04.002

AP2/ERF(APETALA2/ethylene-responsive"factor)轉錄因子家族是植物中最大且重要的轉錄因子家族之一,廣泛參與調控植物的生長發育、逆境響應以及激素信號傳導等生物學過程。ERF基因家族成員含有高度保守的AP2/ERF結構域,通常由約60~70個氨基酸組成,具有YRG和RAYD等特征性序列元件,這些元件是AP2/ERF家族成員結合目標DNA位點的重要特征[1]。ERF基因家族不僅響應內源乙烯信號,還能參與植物對干旱、鹽分、低溫等多種非生物脅迫的應答調控,且能夠與其他激素(如脫落酸、茉莉酸等)信號通路交叉作用,因此在植物的生長發育調控中發揮重要作用[2-3]。ERF基因家族通常分為若干亞組,如ERF亞族、DREB亞族等。ERF亞族主要響應乙烯和茉莉酸等激素信號,而DREB亞族通常參與非生物脅迫反應。研究表明,這些轉錄因子可以通過結合下游基因的啟動子區特定順式元件來激活或抑制其表達,從而實現對目標基因的調控[4]。

不同植物中的ERF家族基因因其保守性和廣泛的生物功能而被關注。辣椒CaERF70基因在耐鹽處理下顯著表達,并具有轉錄激活活性,表明其可能在辣椒應對鹽脅迫過程中發揮作用[5]。西瓜中的ClERF039基因在果實早期發育階段對冷害、干旱、鹽等非生物脅迫呈現負調控趨勢,其可能在西瓜果實發育和抗逆性方面具有潛在功能[6]。玉米ZmEREB180基因在玉米根系生長和耐逆性調控中起到了積極作用,尤其在低氮和干旱脅迫下顯著上調,表現出較強的抗逆性,表明ZmEREB180可能有助于提高作物的抗逆性[7]。在桃果實的成熟過程中,PpERF1.B基因的表達水平與果實成熟呈正相關,表明PpERF1.B基因在果實成熟過程中可能通過激活目標基因啟動子發揮調控作用[8]。黃瓜CsERF025L基因也在不同脅迫條件下表達,推測該基因可能在黃瓜的抗逆性方面發揮關鍵作用[9]。此外,過表達水稻OsERF71基因,轉基因水稻表現出顯著的抗旱能力。研究表明,OsERF71通過編程基因表達網絡,將能量優先分配至氧化反應和DNA復制等生存相關機制,同時抑制光合作用等高能量消耗過程,這種能量優化延長了水稻在干旱條件下的生存時間[10]。結縷草ZjERF10基因在水稻中過表達后,表現出矮化、結實率降低和耐鹽性增強。ZjERF10與GA信號通路相關蛋白的相互作用,表明其通過調控ABA和GA串擾信號通路,影響植物的發育和抗鹽反應[11]。PaERF38基因在轉基因楊樹中過表達后,顯著增強了植物的耐鹽和耐滲透性,通過提高抗氧化酶的活性,從而減少活性氧積累,表明PaERF38在調控抗氧化能力方面的作用[12]。

芒果(Mangifera"indica"L.)是熱帶和亞熱帶地區的重要經濟作物,深受消費者的喜愛。然而,芒果作為一種典型的呼吸躍變型水果,其采后成熟過程伴隨著乙烯的釋放,易導致果實軟化、衰老,縮短了貨架期,影響芒果的市場供應和經濟效益。因此,如何延緩芒果的采后衰老、提高其貯藏穩定性成為當前重要的研究方向[13]。ERF轉錄因子作為乙烯信號通路中的關鍵成分,在芒果的采后成熟調控中發揮著重要作用。陳明敏等[14]在芒果中鑒定出多個ERF基因家族成員,其中MiERF-AP2-5、MiERF-AP2-6等在外源乙烯處理下表現出顯著上調趨勢,這些基因可能對乙烯的代謝起到正向調控作用。此外,竇雅琪等[15]的研究進一步揭示了MiERF3在采后芒果果皮色澤調控中的作用,其在芒果貯藏期間的表達量呈先增后降的趨勢,其可能在芒果果實成熟和轉色過程中起到重要的正向調控作用。芒果中的其他ERF基因,如MiERF113在采后貯藏過程中的表達量逐漸增加,在果皮和果肉中均有較高的表達水平,表明其在采后成熟過程中具有重要作用,該基因可能通過響應內源乙烯信號,進一步影響果實成熟相關的基因表達,延緩或加速成熟進程[13]。此外,MiERF2基因在乙烯處理下表現出復雜的表達模式,不同成熟度的芒果果實對乙烯處理的響應不同,其可能在芒果采后成熟過程中扮演雙重調控的角色[16]。

AP2/ERF轉錄因子家族在植物的響應逆境脅迫、果實發育成熟以及乙烯信號傳導中起著至關重要的調控作用。芒果作為一種重要的熱帶水果,其采后成熟過程中乙烯釋放引發的一系列生理變化直接影響了果實的貨架期和品質。ERF基因家族的不同成員在芒果采后成熟過程中的表達模式各異,且可能通過響應乙烯信號通路實現對果實成熟和衰老過程的調控。因此,為進一步解析芒果ERF家族基因在果實成熟衰老中的作用,本研究基于芒果轉錄組數據克隆MiERF20基因,利用生物信息學方法對該基因編碼蛋白理化性質,系統進化、多序列比對等進行分析;并通過qPCR分析MiERF20在果實貯藏期間表達水平的變化,通過酵母驗證了其轉錄激活活性,以及原核誘導該蛋白的表達。該研究有助于揭示芒果采后成熟調控的分子機制,并為延長芒果果實的保鮮期提供理論依據。同時,利用基因編輯和轉基因技術對芒果ERF基因進行改良,可望提高芒果的貯藏穩定性,延緩衰老,為熱帶水果的保鮮技術提供新思路和新方法。

1""材料與方法

1.1""材料

供試材料為八成熟的貴妃芒果,采自海南省東方市八所鎮南堯村。挑選大小、顏色相對一致、無病蟲害、無機械損傷的芒果果實為試驗材料。剪留0.5"cm果柄,用0.1%次氯酸鈉、0.05%施保功浸泡處理并晾干。將果實分為2組,實驗組經0.5"mg/L"ETH溶液浸泡5"min,密閉存放24"h后取出,標記為ETH處理果實;對照組(CK)果實不作任何處理,將果實裝入PE保鮮袋中,9個果實為1袋,貯藏在濕度為85%~90%,溫度為20"℃的培養箱中。分別在0、6、12、18、24"d取樣,3個果實為1次重復,每個處理重復3次。將果肉樣品用液氮速凍,保存于–80"℃冰箱,用于后續RNA提取與基因克隆。

1.2""方法

1.2.1""RNA提取與cDNA合成""采用改良型CTAB法提取芒果果實RNA,使用Nanodrop"2000測定RNA的濃度,使用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA質量,使用NOVA"All-in-OneFirst-Strand"Synthesis"Master"Mix試劑盒將RNA反轉錄成cDNA,于–20"℃保存備用。

1.2.2""MiERF20克隆""從芒果轉錄組數據庫中篩選得到MiERF20基因,通過NCBI(https://"www.ncbi.nlm.nih.gov/)數據庫與TBtools軟件分析MiERF20基因序列。使用Primer"5.0軟件設計qPCR引物(表1),使用NCBI"Primer-BLAST工具檢測克隆引物特異性。對目的基因進行qPCR擴增,使用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測并回收492"bp大小凝膠條帶,連接pMD19-T克隆載體,轉化DH5α大腸桿菌,隨后進行菌落PCR驗證,將陽性克隆菌液送至北京擎科生物技術有限公司進行測序,測序結果使用SnapGene軟件進行序列比對。

1.2.3""生物信息學分析"nbsp;利用ExPASy"ProtParam(https://web.expasy.org/protparam/)在線工具分析MiERF20蛋白理化性質;利用SignalP-4.1(https://services.healthtech.dtu.dk/services/SignalP-4.1/)、TMHMM-2.0(https://services.healthtech."dtu.dk/services/TMHMM-2.0/)、NetPhos-3.1(https://"services.healthtech.dtu.dk/services/NetPhos-3.1/)在線工具分析MiERF20蛋白信號肽、跨膜區以及磷酸化位點;利用SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/"cgi-bin/npsa_automat.pl?page=/NPSA/npsa_sopm.html)、SWISS-MODEL(https://www.expasy.org/"resources/swiss-model)在線工具預測MiERF20蛋白質的二級結構與三級結構。使用DNAMAN"6.0軟件進行多物種序列比對,探究MiERF20在不同物種中的保守性與進化關系。使用MEGA-X軟件構建系統進化樹,進行蛋白同源性分析。利用NCBI"Conserved"Domains(https://www.ncbi.nlm.nih."gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi)、MEME(https://"meme-suite.org/meme/)在線工具預測不同物種ERF20蛋白的保守結構域以及分析10個motif結構,并使用TBtools軟件進行可視化分析。

1.2.4""亞細胞定位分析""利用Cell-PLoc"2.0(http://"www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/plant-multi/)在線工具預測蛋白的定位。采用洋蔥內表皮轉化法進行亞細胞定位分析。首先,選用Nco"Ⅰ和Spe"Ⅰ酶切位點設計特異性引物GFP-MiERF20(表1),PCR擴增出目的片段,使用限制性內切酶切割載體和插入片段,通過T4"DNA連接酶將目的片段構建至pCAMBIA1302-GFP(35S::GFP)表達載體中,生成35S::MiERF20-GFP融合表達載體。隨后將重組質粒轉化至GV3101農桿菌,挑取陽性克隆搖至OD600=0.8,離心收集菌體,使用重懸液(10"mmol/L"MgCl2、10"mmol/L"MES、100"μmol/L"AS)重懸菌體至OD600=0.8。將洋蔥內表皮浸泡于該重懸液10"min后,使用濾紙吸去洋蔥內表皮過多的重懸液,轉移到鋪有濾紙的MS固體培養基上培養48"h。培養結束后制作玻片樣本,使用DAPI對細胞核進行染色后,通過倒置熒光顯微鏡觀察藍色、綠色熒光信號并拍照。

1.2.5""MiERF20轉錄激活活性分析""選用EcoRⅠ和BamHⅠ酶切位點設計特異性引物DBD-"MiERF20(表1),以測序正確的pMD19-MiERF20質粒為模板,擴增目的片段,酶切片段與載體后,通過T4"DNA連接酶將目的片段插入pGBKT7載體,構成重組質粒。將pGBKT7-MiERF20重組質粒與陰性對照質粒pGBKT7分別轉化AH109感受態細胞,涂布于SD/-Trp培養基,28"℃培養2~3"d。挑取陽性單菌落分別點板到SD/-Trp、SD/-Trp/-"His"、SD/-Trp/-His+X-α-gal培養基進行驗證,28"℃培養3~5"d,根據菌落長勢分析結果。

1.2.6""MiERF20原核表達分析""選用EcoRⅠ和XhoⅠ酶切位點設計特異性引物GST-MiERF20(表1),以測序正確的pMD19-MiERF20質粒為模板,擴增目的片段,酶切片段與載體后,通過T4"DNA連接酶將目的片段插入pGEX-6P-1載體,構成GST-MiERF20重組質粒。將重組質粒轉化至原核表達菌株BL21,挑取陽性克隆搖至OD600=0.8,取1"mL作為誘導前菌液,剩余菌液加入異丙基硫代半乳糖苷(IPTG終濃度為1"mmol/L),37"℃搖床誘導表達6"h,誘導結束后取1"mL作為誘導后菌液,將誘導前和誘導后菌液離心后使用PBS重懸菌體,再次離心后加入2×Protein"Loading"Buffer,95"℃水浴10"min,進行SDS-PAGE電泳,結束后進行染色、脫色、拍照、分析。

1.2.7""MiERF20表達量分析""利用Primer"5.0軟件設計qPCR引物(表1),使用NCBI"Primer-"BLAST檢測定量引物特異性。選擇芒果MiActin7基因作為內參,使用TOLOBIO試劑盒(2×Q3"SYBR"qPCR"Master"mix)進行qPCR擴增,采用2–??Ct計算基因的相對表達量。每個樣品3次生物學重復。按試劑盒說明書配制10"μL反應體系,反應程序包括:預變性3"min(95"℃),循環包括95"℃變性10"s,60"℃退火延伸30"s,40次循環,熔解曲線采用儀器默認程序。

2""結果與分析

2.1""MiERF20基因的克隆與鑒定

以芒果果肉cDNA為模板,使用PCR-MiERF20克隆引物對MiERF20基因進行PCR擴增,結果如圖1所示,克隆得到的片段與MiERF20基因片段大小一致,通過測序鑒定,結果與MiERF20基因序列一致,表明成功克隆了MiERF20基因。

2.2""MiERF20生物信息學分析

蛋白理化性質分析顯示,MiERF20基因編碼163個氨基酸,蛋白分子式為C809H1242N220O255S7,分子量為18"354.5"Da,蛋白等電點為5.15,正、負電荷氨基酸殘基總數分別為19個和22個,不穩定系數為62.63,親水性為–0.612,推測MiERF20蛋白為不穩定的親水蛋白。MiERF20蛋白無信號肽(圖2A),屬于非分泌蛋白,無跨膜區(圖2B),不屬于膜結構蛋白。磷酸化位點預測顯示,MiERF20分別含有Ser(15個)、Thr(5個)、Tyr(5個)共25個磷酸化位點(圖2C)。MiERF20蛋白的二級結構預測發現,其無規則卷曲為66個氨基酸(40.49"%)、α-螺旋為54個氨基酸(33.13%)、延伸鏈為27個氨基酸(16.56%),β-轉角為16個氨基酸(9.82%)(圖2D);MiERF20蛋白三級結構(圖2E)與二級結構預測一致,符合AP2結構域典型的結構特征。

從NCBI數據庫中下載其他9個已知物種的ERF20蛋白序列,與MiERF20蛋白序列進行同源性分析(圖3B),發現MiERF20與漆樹科多年生落葉果樹開心果(Pistacia"vera,XP_031253116.1)的ERF20蛋白氨基酸序列同源性最高,為83.89%,表明MiERF20蛋白與開心果ERF20蛋白親緣關系近,該基因在功能上的作用可能更為相似。此外,與柑橘(Citrus"sinensis,KAH9781553.1)、榴蓮(Durio"zibethinus,XP_022719809.1)同源性也較高,為64.78%和62.58%。與可可(Theobroma"cacao,XP_007019844.2)、雪槿(Hibiscus"syriacus,XP_039003247.1)、棉花(Gossypium"hirsutum,XP_016675456.1)、榿木(Alnus"glutinosa,XP_"062152869.1)、黑楊(Populus"nigra,XP_"061987813.1)的氨基酸序列相似性分別為61.59%、61.49%、59.15%、58.68%、55.36"%。

對以上9個物種的ERF20基因構建進化樹,結果表明,芒果MiERF20與漆樹科開心果PvERF20聚為一類,親緣關系最近,其次與雪槿、棉花的親緣關系較近,與榿木、黑楊的親緣關系較遠(圖4A)。蛋白結構域預測結果顯示,9個物種的ERF20蛋白均含有AP2結構域(圖4B)。MEME軟件分析表明,芒果與親緣關系最近的開心果的motif一致,均含有motif1、motif3、motif2、motif5、motif4、motif8、motif9。與MiERF20同源性較高的不同物種的ERF基因的motif結構相似(圖4C),其中所有蛋白中均含有4種motif(圖4D)。以上結果表明,ERF20蛋白均含有AP2結構域,且蛋白結構域是由1個或幾個特定的保守元件構成。

2.3""MiERF20亞細胞定位分析

亞細胞預測結果顯示,MiERF20蛋白定位于細胞核。將構建好的pCAMBIA1302-MiERF20載體通過農桿菌介導法侵染洋蔥內表皮進行瞬時表達,使用倒置熒光顯微鏡觀察,對照組35S::GFP在洋蔥內表皮細胞的細胞核和細胞壁上均檢測到

綠色熒光信號,實驗組35S::MiERF20-GFP融合蛋白僅在細胞核中出現綠色熒光信號(圖5),結果表明芒果MiERF20蛋白定位于洋蔥內表皮細胞的細胞核,與預測結果一致,符合轉錄因子通常所具有的核定位信號特征,并在細胞核中發揮其功能。

2.4""MiERF20轉錄激活活性分析

為了確定MiERF20蛋白是否具有轉錄激活活性,將MiERF20基因重組到酵母表達載體pGBKT7中,構成pGBKT7-MiERF20誘餌質粒作為實驗組,以空載體pGBKT7作為陰性對照組,分別轉化AH109感受態細胞,涂布于SD/-Trp平板培養,挑取陽性單菌落分別點板到SD/-Trp、SD/-Trp/-His、SD/-Trp/-His+X-α-gal平板驗證。結果顯示(圖6),2組酵母菌在SD/-Trp平板上均能正常生長,轉化pGBKT7的陰性對照組不能在SD/-Trp/-His平板上生長,轉化pGBKT7-MiERF20誘餌目的基因質粒的實驗組可以在SD/-Trp/-His平板上正常生長,并在添加X-α-gal的平板上變藍,表明MiERF20基因具有轉錄激活活性,能夠特異性結合到DNA序列上,從而激活下游基因的轉錄,參與調控基因表達,并在細胞的生理與發育過程中發揮作用。

2.5""MiERF20原核表達分析

為了驗證MiERF20蛋白的誘導表達,將MiERF20基因插入到pGEX-6P-1載體中,構建GST-MiERF20重組質粒并轉化BL21菌株。結果顯示(圖7),1"mmol/L"IPTG誘導的GST-MiERF20融合蛋白在40~55"kDa處差異明顯,符合GST-"MiERF20融合蛋白的大小,表明其成功誘導表達。上述結果表明,MiERF20蛋白在原核系統中正確折疊,具備良好轉錄和翻譯適應性,為研究其功能和在植物中的作用奠定實驗基礎。

2.6""MiERF20相對表達量分析

芒果果實貯藏過程中,MiERF20基因的表達量呈先上升后下降的變化趨勢(圖8)。乙烯利處理能夠顯著提高MiERF20基因的表達水平,且于12"d達到峰值,與0"d相比其表達量升高了6.14倍,且處理組MiERF20基因的表達水平在整個貯藏期中始終高于對照組。表明MiERF20基因可能響應乙烯信號,并在芒果采后成熟與衰老過程中發揮調控作用。

3""討論

果實成熟是一個復雜的生理和生化過程,涉及多種植物激素和轉錄因子的調控。乙烯作為一種關鍵的植物激素,在更年期果實的成熟過程中起著至關重要的作用。果實成熟過程中會經歷一系列變化,包括色素積累、質地軟化、糖分積累和風味形成[17-19]。這些變化不僅影響果實的感官品質,還直接影響其營養價值和市場接受度。乙烯通過與其信號傳導途徑中的關鍵因子相互作用,調節這些成熟相關的生理過程[20-22]。

乙烯反應因子(ERF)家族是乙烯信號傳導途徑中的重要組成部分,參與調控果實成熟。在不同物種中,ERF基因表現出多樣的功能。番茄中的SlERF.D7通過調節生長素和乙烯信號的串擾,促進果實成熟[23-24]。甜瓜中CmERF024被證明是乙烯介導的果實成熟的關鍵調節因子,其缺失會導致成熟延遲[25]。與這些物種相比,芒果中的ERF基因家族尚未得到全面研究。已有的研究表明,芒果MiERF4在應對病原菌侵染時發揮重要作用,并可能參與乙烯和茉莉酸信號通路[26]。MiERF113在采后貯藏過程中的表達量逐漸增加,表明其可能通過響應內源乙烯信號,影響果實成熟相關的基因表達,并延緩或加速成熟進程[13]。以上研究表明芒果ERF基因可能在果實成熟和抗病方面扮演雙重角色。

ERF基因作為乙烯信號傳導的下游因子,直接參與果實成熟的調控。研究表明,ERF基因可以通過調節乙烯生物合成和信號傳導途徑中的關鍵酶基因(如ACS和ACO)影響果實成熟進程[1,"27]。在番茄中,ERF4通過與TPL4的相互作用抑制乙烯的產生,從而影響果實硬度[28]。類似的機制在無花果和桃子中也被發現,這些ERF基因通過與其他轉錄因子和調控因子的相互作用,調控果實成熟的多個方面[1,"29]。ERF基因在采后果實成熟過程中具有顯著的調控潛力,通過調節乙烯信號傳導,影響果實的軟化、色素積累和風味形成等關鍵品質[30-32]。在蘋果中,ERF4的突變影響了果實的硬度和乙烯產生,從而改變了果實的保鮮期和品質[28];在芒果中,盡管對ERF基因的研究仍處于初步階段,但猜測其可能通過類似的機制影響果實的采后成熟和保鮮。

本研究為進一步解析ERF20轉錄因子在采后芒果果實成熟與衰老方面的作用,對其理化性質、亞細胞定位、系統進化、轉錄激活活性、原核誘導表達和采后貯藏期間的表達模式進行分析。生物信息學分析顯示,MiERF20基因全長492"bp,編碼163個氨基酸,與克隆及原核誘導蛋白表達的結果一致。MiERF20蛋白無信號肽與跨膜區,含有1個AP2結構域(65個氨基酸),屬于AP2/ERF家族成員。進化樹與蛋白同源性分析發現,MiERF20與漆樹科多年生落葉果樹開心果PvERF20蛋白氨基酸序列同源性最高,為83.89%,且芒果MiERF20與漆樹科開心果PvERF20聚為一類,表明MiERF20蛋白與開心果ERF20蛋白親緣關系近,該基因在功能上的作用可能更為相似,這與已報道的MiERF2、MiERF3等的結果一致[12-13]。亞細胞定位結果表明,芒果MiERF20蛋白定位于細胞核,與預測結果一致,符合轉錄因子通常所具有的核定位信號特征,并在細胞核中發揮其功能。轉錄激活活性實驗表明MiERF20基因具有轉錄激活活性,可能通過特異性結合DNA序列,激活下游基因的轉錄,參與調控基因表達。此外,qPCR結果表明,MiERF20基因可能響應乙烯介導,乙烯信號通路被激活,通過調節基因表達參與芒果采后成熟衰老與抵抗逆境的過程。

綜上所述,ERF基因通過調控乙烯信號傳導和與其他激素的交互作用,影響果實的成熟過程。MiERF20在采后芒果果實成熟過程中發揮一定的作用,未來的研究應進一步揭示芒果中ERF基因的具體功能及其在果實采后成熟中的調控機制,以期為芒果的采后保鮮技術提供新的分子靶點和策略。

參考文獻

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