楊 敏，龍 宇，王良新，劉曉陽，侯國(guó)艷，蔣語嫣，羅 婭

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，成都 611130）

番茄是研究呼吸躍變型果實(shí)的模式植物，乙烯在其果實(shí)成熟過程中起關(guān)鍵作用。關(guān)于番茄果實(shí)成熟的機(jī)理研究主要集中在對(duì)乙烯合成、感知、信號(hào)傳遞以及下游靶標(biāo)的調(diào)控機(jī)制。乙烯的生物合成始于蛋氨酸，然后分別在1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid（ACC）synthase，ACS）和ACC氧化酶（ACC oxidase，ACO）的作用下生成ACC和乙烯。ACS和ACO是乙烯生物合成途徑中2個(gè)非常重要的酶，目前在番茄中已鑒定出13個(gè)ACS基因和6個(gè)ACO基因[1]，上述基因在番茄果實(shí)成熟中均有不同的表達(dá)模式。乙烯合成后會(huì)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的乙烯受體（ethylene receptor，ETR）結(jié)合，負(fù)調(diào)控組成型三重反應(yīng)蛋白（constitutive triple response1，CRT1）并使其失活，失活后的CRT1因無法磷酸化乙烯不敏感（ethylene insensitive2，EIN2）因子的C末端導(dǎo)致其羧基端被切割而游離進(jìn)入細(xì)胞核促進(jìn)下游乙烯響應(yīng)因子的表達(dá)[2]。與此同時(shí)，EIN2正調(diào)控EIN3及EIN3-LIKE的表達(dá)，CRT1也能通過其中一條MKK9-MPK3/6級(jí)聯(lián)反應(yīng)直接將乙烯信號(hào)傳遞至EIN3[3]。乙烯響應(yīng)因子（ethylene responsive factors，ERF）是乙烯信號(hào)傳遞途徑中的最后組分，EIN3可以結(jié)合在ERF啟動(dòng)子區(qū)域（PERE）正調(diào)控ERF的表達(dá)，ERF蛋白則通過與下游基因啟動(dòng)子區(qū)域（GCC-box）相結(jié)合，調(diào)控果實(shí)的發(fā)育與成熟[4]。

除乙烯信號(hào)途徑在調(diào)控番茄果實(shí)成熟過程中發(fā)揮重要作用，相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子也參與番茄果實(shí)成熟的調(diào)控。近年發(fā)現(xiàn) RIN（ripening inhibitor）、NOR(non-ripening） 、CNR （colorlessnon-ripening）[5]、GRAS轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子4（GRAS transcriptional regulator4，GRAS4）[6]、MYB70/75/72[7-9]，同源盒蛋白 ATH1（homeobox protein ATH1，BL4）[10]及 HY5 蛋白（elongated hypocotyl 5，HY5）[11]可通過調(diào)控ACO和ACS的生物合成途徑以及番茄果實(shí)成熟相關(guān)基因的表達(dá)來影響其果實(shí)成熟。同時(shí)，植物激素及翻譯后修飾也參與番茄果實(shí)成熟的調(diào)控。植物激素油菜素內(nèi)酯類（brassinosteroid，BR）、生長(zhǎng)素、赤霉素及其信號(hào)調(diào)控因子均被證實(shí)參與番茄果實(shí)成熟[12-13]、調(diào)節(jié)番茄光合作用、糖分積累和果實(shí)發(fā)育[14]。且在赤霉素的分解代謝途徑中，調(diào)控番茄果實(shí)硬度的定量性狀基因座qFIRM SKIN1（FlS1）通過調(diào)節(jié)果實(shí)硬度參與植物激素調(diào)控番茄果實(shí)發(fā)育[15]。此外，番茄組蛋白脫乙酰基酶HDT3和HDA3也能通過影響乙烯合成基因、成熟相關(guān)基因的表達(dá)以及類胡蘿卜素積累來調(diào)節(jié)番茄果實(shí)成熟[16-17]。

糖酵解是植物重要的代謝途徑，為脂肪酸和氨基酸的合成提供能量和前體。胞質(zhì)甘油醛-3-磷酸脫氫酶（cytoplasm glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase，GAPC）是糖酵解中的關(guān)鍵限速酶，它催化 3-磷酸甘油醛（glyceraldehyde-3-phosphate，G3P）和其輔助因子氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)和磷酸鹽偶聯(lián)轉(zhuǎn)化為1，3-二磷酸甘油酸（1，3-bisphosphglycerate，1，3-BPG)和還原型NADH[18]。除了具有糖酵解催化功能外，GAPC還是一種多功能蛋白。因GAPC自身有一個(gè)敏感的巰基開關(guān)，極易受到H2O2的氧化，目前發(fā)現(xiàn)GAPC還能積極響應(yīng)鹽、干旱、熱、冷、厭氧、鎘脅迫以及病原菌侵染等各種生物與非生物脅迫[19]。Liu T.F.等[20]通過抑制馬鈴薯中StGAPC1，StGAPC2和StGAPC3基因的表達(dá)來影響塊莖蔗糖合成途徑，有助于冷貯藏塊莖中還原糖的積累。Luo Y.等[21]發(fā)現(xiàn)ABA和蔗糖可以通過抑制FaGAPC2/FaGAPCP1的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控草莓果實(shí)成熟。因此，GAPC在環(huán)境適應(yīng)、植物發(fā)育以及代謝過程中都可能具有更普遍的重要性。

果實(shí)發(fā)育和成熟與能量代謝，呼吸代謝和氧化還原過程密切相關(guān)[22-23]。糖酵解是植物的主要代謝途徑，對(duì)上述代謝過程具有直接影響。作為糖酵解中的關(guān)鍵酶之一，F(xiàn)aGAPC2已被證實(shí)參與非呼吸躍變模式植物草莓果實(shí)的成熟調(diào)控[21]，目前并不清楚該基因在番茄中是否也具有類似作用。因此，本試驗(yàn)通過在番茄果實(shí)中異源表達(dá)FaGAPC2，探索FaGAPC2在不同物種中功能差異情況，并為研究番茄果實(shí)成熟機(jī)制提供研究基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為大小一致，表面無損傷、無病蟲害的破色期櫻桃番茄（Solanum lycopersicum‘luona’）果實(shí)。2020年10月底取自中國(guó)四川省綿陽市涪城區(qū)石馬鎮(zhèn)中馬綠色農(nóng)場(chǎng)，用于后續(xù)試驗(yàn)。

2xTransStart?FastPfu PCR SuperMix、perfect?StartTMGreen qPCR SuperMix、DL 2000 DNA maker、DL 15000 DNA maker、SMART? RACE cDNA合成試劑盒、pEASY?-Basic Seamless Cloning and Assembly Kit DNA同源重組連接試劑盒、膠回收試劑盒、BamHI、XbaI核酸內(nèi)切酶、pEASY-Blunt Cloning Simple Vector、大腸桿菌（Escherichia coli）Trans 5α、根癌農(nóng)桿菌（Agrobacterium tumefaciens）GV3101感受態(tài)均購(gòu)于北京全式金公司?？敲顾兀↘anamycin，Kan）、利福平（Rifampin，Rif）、慶大霉素（Gentamicin，Gen）和乙酰丁香酮（Acetosyringone，As）購(gòu)于四川辰馬生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 載體構(gòu)建

使用前人[24]改進(jìn)的CTAB法提取草莓果實(shí)的RNA。并利用RT-PCR擴(kuò)增獲得草莓FaGAPC2的全長(zhǎng)（1 011 bp）序列。同源重組克隆引物為OFaGAPC2-F（5’-CGCGGTGGCGGCCGCTCTAGAGAC GCTCTTATTCAGAACCCAGAG-3’）和O-FaGAPC2-R（5’-GATCTGCAGCCCGGGGGATCCCTCTCTTCG ATCAGTCTCCATGG-3’）。PCR擴(kuò)增程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性3 min，95℃變性30 s，55℃退火20 s，72℃延伸10 s，循環(huán)34次，72℃延伸5 min，12℃永久保存。同時(shí)使用雙酶切法（酶切位點(diǎn)XbaI和BamHI）酶切過表達(dá)載體（pCAMBIA1301-35S-NOS）并進(jìn)行目的基因和過表達(dá)載體的連接。將連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化大腸桿菌感受態(tài)后經(jīng)過夜培養(yǎng)挑選單菌落進(jìn)行菌液PCR并測(cè)序獲得重組質(zhì)粒。

1.2.2 農(nóng)桿菌瞬時(shí)過表達(dá)番茄果實(shí)

參考草莓果實(shí)的消毒方法[25]對(duì)番茄果實(shí)進(jìn)行消毒預(yù)處理。將重組質(zhì)粒35S：：FaGAPC2和過表達(dá)空載分別進(jìn)行農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化并在避光，28℃環(huán)境下培養(yǎng)24～36 h[26]。挑取單菌落于三抗（50 μg/mLKan，20 μg/mLRif和40 μg/mLGen）LB液體培養(yǎng)基中擴(kuò)大培養(yǎng)并進(jìn)行菌液PCR檢測(cè)，隨后在檢測(cè)成功的重組質(zhì)粒和空載中分別加入30 mL三抗LB液體培養(yǎng)基并培養(yǎng)至OD600為0.8～1.0；離心收集菌體再分別加入30 mL浸染液（200 μmol/L As，0.5 mol/LMES pH5.6，1mol/L MgCl2），25℃ 40r/min避光孵育4 h；離心收集菌體并用侵染液調(diào)節(jié)，OD600值至0.8～1.0，隨后用1 mL無菌注射器分別注射番茄果皮，對(duì)照組與過表達(dá)組各注射3個(gè)生物學(xué)重復(fù)共27顆果實(shí)。將果實(shí)表面的侵染液擦凈并置于人工氣候箱中避光，25℃，相對(duì)濕度90%～95%培養(yǎng)5 d。期間觀察果實(shí)表型變化，拍照收樣后凍存于-80℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 檢測(cè)番茄果實(shí)中FaGAPC2的表達(dá)效率

使用多糖多酚植物RNA提取試劑盒（北京酷萊博科技有限公司）提取番茄果皮的總RNA，使用反轉(zhuǎn)錄試劑盒合成cDNA后便進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量（Bio-Rad，CFX Connect，CA，USA），qPCR引物為q-FaGAPC2-F（5’-TGTGCACGATCAAGTCAATC AC-3’）和 q-FaGAPC2-R（5’-GAGGGTCTTATGACCA CCGT-3’）。RT-qPCR擴(kuò)增采用SYBR Green PreMix Ex Taq II試劑盒（TAKARA）20 μL反應(yīng)，SYBR Green PreMix Ex Taq Ⅱ 10 μL，上下游引物各0.8 μL，模板 1.5 μL，H2O 6.9 μL。擴(kuò)增程序?yàn)?95 ℃×2 min 1個(gè)循環(huán)，94 ℃×20 s，58 ℃×20 s，72 ℃×30 s共40個(gè)循環(huán)，擴(kuò)增后50℃保溫1 min，各反應(yīng)以FaAc?tin基因（AB116565）為草莓內(nèi)對(duì)照進(jìn)行歸一化，以SlCAC（101255715）基因?yàn)榉压麑?shí)對(duì)照進(jìn)行歸一化，試驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.4 番茄果實(shí)成熟相關(guān)生理指標(biāo)的測(cè)定

果實(shí)硬度用質(zhì)構(gòu)儀（TMS-PIL0T，美國(guó)）進(jìn)行測(cè)定，可溶性固形物含量用數(shù)顯式糖度計(jì)（ATAGO PAL-1，日本）進(jìn)行測(cè)定。果實(shí)色澤用色差儀（CR-400，柯尼卡美能達(dá)，日本）測(cè)量果實(shí)的明暗度L*、綠色到紅色的變化a*以及藍(lán)色到黃色的變化b*。測(cè)量方法是在每個(gè)水果赤道區(qū)域周圍的3個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)定。

總?cè)~綠素和總類胡蘿卜素的提取與含量測(cè)定參考Zhu M.K.等[27]的方法。稱取1 g左右研磨成粉的番茄果皮，加入10 mL提取液，充分混勻，4℃條件下過夜提取，次日將混合物在4℃條件下，8 000×g離心15 min，將上清液轉(zhuǎn)移到新的離心管中，以正己烷為空白對(duì)照，測(cè)定上清液在450、643和647 nm處的吸光度值，總?cè)~綠素和總類胡蘿卜素的含量按以下公式計(jì)算：

總?cè)~綠素含量（mg/g）=（8.02×A643+20.2×A647）×V/m；

總類胡蘿卜素含量（mg/g）=（A450/0.25）×V/m。

V：提取液總體積；m：樣品稱取量。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，使用DPS進(jìn)行單因素方差分析及LSD檢驗(yàn)，使用Origin 2019作圖，圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 過表達(dá)FaGAPC2的番茄果實(shí)表型及表達(dá)量變化

利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)染法瞬時(shí)過表達(dá)FaGAPC2，研究FaGAPC2在番茄果實(shí)發(fā)育和成熟過程中的作用。與對(duì)照組相比，過表達(dá)35S：：FaGAPC2組在注射后第5天番茄果實(shí)上色較對(duì)照更緩慢（圖1 A，表1）。隨后分別提取對(duì)照組和過表達(dá)組果實(shí)的RNA，并選取FaActin作為內(nèi)參基因進(jìn)行qRT-PCR，結(jié)果表明（圖1B）：FaGAPC2在過表達(dá)番茄果實(shí)中的轉(zhuǎn)錄水平顯著高于對(duì)照2.39倍，說明瞬時(shí)過表達(dá)技術(shù)體系成功將FaGAPC2在番茄果實(shí)中過表達(dá)。

圖1 農(nóng)桿菌注射5 d后番茄果實(shí)表型（A）與FaGAPC2過表達(dá)水平（B）Figure 1 Phenotype of tomato fruit and FaGAPC2 overexpression level on the 5th day after Agrobacterium injection

2.2 過表達(dá)FaGAPC2對(duì)番茄果實(shí)色差的影響

果實(shí)色澤是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)及成熟度的重要指標(biāo)。為進(jìn)一步評(píng)價(jià)FaGAPC2在番茄果實(shí)成熟中的作用，作者測(cè)定了番茄果實(shí)色澤的亮度L*、紅色度a*和黃色度b*值。結(jié)果表明（表1）：對(duì)照組的L*和b*值分別是35.62和8.68，與過表達(dá)組無顯著性差異，而過表達(dá)FaGAPC2組紅色度a*值為2.58，對(duì)照組為6.99，顯著低于對(duì)照組。由此說明過表達(dá)FaGAPC2可以延緩番茄果實(shí)上色。

表1 FaGAPC2過表達(dá)對(duì)番茄果實(shí)色澤的影響Table 1 The effect of FaGAPC2 overexpression on tomato fruit color

2.3 過表達(dá)FaGAPC2對(duì)番茄果實(shí)硬度和可溶性固形物含量的影響

硬度與可溶性固形物含量均是番茄果實(shí)成熟的兩個(gè)重要品質(zhì)指標(biāo)。通過對(duì)注射5 d后的番茄果實(shí)進(jìn)行硬度和可溶性糖的測(cè)定，結(jié)果表現(xiàn)為過表達(dá)FaGAPC2組番茄果實(shí)硬度為24.94 N，顯著高于對(duì)照組21.18 N（圖2A），但可溶性固形物含量與對(duì)照卻無顯著差異（圖2B），說明過表達(dá)FaGAPC2對(duì)番茄果實(shí)硬度有較為明顯的影響。

圖2 FaGAPC2過表達(dá)對(duì)番茄果實(shí)硬度（A）和可溶性固形物含量的影響（B）Figure 2 The effect of FaGAPC2 overexpression on the firmness(A)and the total soluble solids content(B)of tomato fruit

2.4 過表達(dá)FaGAPC2對(duì)番茄果實(shí)總?cè)~綠素和類胡蘿卜素含量的影響

番茄果實(shí)成熟伴隨著總?cè)~綠素的降解以及類胡蘿卜素的積累，為了進(jìn)一步驗(yàn)證過表達(dá)FaGAPC2對(duì)番茄果皮顏色的影響，提取并測(cè)定了番茄果皮中的類胡蘿卜素和總?cè)~綠素含量，過表達(dá)FaGAPC2組的類胡蘿卜素含量約是對(duì)照組的0.37倍（圖3A），而總?cè)~綠素含量是對(duì)照組的1.5倍（圖3B）。由此說明過表達(dá)FaGAPC2可以顯著減緩番茄果皮中類胡蘿卜素的積累以及總?cè)~綠素的降解從而延遲番茄果實(shí)成熟。

圖3 FaGAPC2過表達(dá)對(duì)番茄果實(shí)類胡蘿卜素含量（A）和總?cè)~綠素含量的影響（B）Figure 3 The effect of FaGAPC2 overexpression on the carotenoid content(A)and total chlorophyll content of tomato fruit(B)

2.5 番茄果實(shí)成熟相關(guān)分子指標(biāo)的測(cè)定

番茄果實(shí)成熟伴隨著乙烯合成、葉綠素、細(xì)胞壁降解以及類胡蘿卜素積累等生理生化過程。為進(jìn)一步探討GAPC2對(duì)番茄果實(shí)成熟調(diào)控的分子機(jī)制，作者利用qRT-PCR檢測(cè)了1-氨基環(huán)丙烷羧酸氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase，ACO）、1-氨基環(huán)丙烷羧酸合成酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase，ACS）、乙烯響應(yīng)因子（ethylene-responsive element factors，ERFs）、植酸合酶1（phytone synthase 1，PSY1）、葉綠體特異性番茄紅素-β-環(huán)化酶（chloroplast-specific lycopene-β-cyclase，LCY）、色細(xì)胞體特異性番茄紅素-β-環(huán)化酶（chromoplast-specific lycopene-β-cyclase，CYC-B）、細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因肽蛋氨酸亞砜還原酶（peptide methionine sulfoxide reductase，E4）、1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸酯氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase-like，E8）、脂 氧 合 酶（lipoxygenase，LOXB）、多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）以及MADS轉(zhuǎn)錄因子RIN（MADS-box transcription factor RIN，RIN）和 DNA 結(jié) 合 蛋白 Pti4（DNA-binding protein Pti4，Pti4）等與番茄果實(shí)成熟相關(guān)的基因表達(dá)量。結(jié)果表明：與對(duì)照組相比，過表達(dá)組中類胡蘿卜素合成途徑中PSY1和CYC-B分別顯著下調(diào)12.39和1.49倍，但對(duì)LCYB和LCYE的表達(dá)量沒有顯著影響；乙烯代謝相關(guān)基因ACO1、ACO3和ERF1分別下調(diào)12.89、3.87和3.51倍，但對(duì)ACS4的表達(dá)量無顯著影響，反而過表達(dá)FaGAPC2的ACS2表達(dá)量顯著高于對(duì)照組；說明過表達(dá)FaGAPC2是通過影響部分乙烯生物合成和類胡蘿卜合成途徑的基因表達(dá)量來影響番茄果實(shí)成熟。果實(shí)成熟細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因E4下調(diào)5.43倍，E8、LOXB相比于對(duì)照表達(dá)量幾乎為零，PG下調(diào)41.35倍，RIN下調(diào)6.67倍，Pti4的表達(dá)量也是過表達(dá)組的1.14倍（圖4），表明過表達(dá)FaGAPC2對(duì)果實(shí)細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因的表達(dá)量有所影響。由此說明，過表達(dá)FaGAPC2對(duì)于番茄果實(shí)類胡蘿卜素積累、乙烯合成，特別是果實(shí)成熟細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因表達(dá)均有較為明顯的抑制作用。

圖4 FaGAPC2過表達(dá)對(duì)番茄果實(shí)成熟相關(guān)基因表達(dá)量的影響Figure 4 The effect of FaGAPC2 overexpression on the expression level of tomato fruit ripening-related genes

3 討論

番茄果實(shí)成熟是一個(gè)復(fù)雜而高度協(xié)調(diào)的過程，包含乙烯、糖、色素以及芳香物質(zhì)的積累，酸和果實(shí)硬度的降低。糖酵解是植物整體代謝網(wǎng)絡(luò)中的核心代謝途徑，通過底物、產(chǎn)物和中間物與其他代謝途徑相聯(lián)系。雖然目前已有大量關(guān)于乙烯合成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄因子以及植物激素對(duì)番茄果實(shí)成熟的生理及分子機(jī)制研究，然而糖酵解對(duì)番茄果實(shí)成熟的影響還未見報(bào)道。目前糖酵解基因FaGAPC2/FaGAPCP1已被證明是草莓果實(shí)成熟的負(fù)調(diào)控因子[21]，在番茄采后貯藏研究中也發(fā)現(xiàn)常溫貯藏能通過加速糖酵解、蔗糖分解[28]以及有機(jī)酸利用等初生代謝途徑誘導(dǎo)乙烯信號(hào)相關(guān)基因表達(dá)來促進(jìn)果實(shí)衰老[29]。由此說明，糖酵解很有可能參與了番茄果實(shí)成熟的細(xì)胞壁代謝過程。

為證實(shí)作者的假設(shè)，本研究作者通過瞬時(shí)過表達(dá)糖酵解關(guān)鍵酶GAPC2來探討其在番茄果實(shí)成熟中的作用。試驗(yàn)結(jié)果表明，過表達(dá)GAPC2可以顯著抑制番茄果實(shí)上色，減緩葉綠素降解以及類胡蘿卜素積累并提高其硬度。由此說明GAPC2作為一個(gè)負(fù)調(diào)控因子參與了番茄果實(shí)成熟的進(jìn)程。為進(jìn)一步證明這一結(jié)論，作者又通過qRT-PCR檢測(cè)乙烯、類胡蘿卜素合成途徑以及與番茄果實(shí)成熟細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因的表達(dá)量。在乙烯合成途徑中，ACO是乙烯的直接前體1-氨基環(huán)丙烷羧酸（ACC）轉(zhuǎn)化為乙烯的關(guān)鍵酶[30]，本研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)GAPC2可以顯著抑制乙烯合成途徑關(guān)鍵酶ACO1、ACO3以及乙烯響應(yīng)因子ERF1的表達(dá)。說明過表達(dá)GAPC2可能是通過影響乙烯合成以及乙烯調(diào)控下游成熟基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)番茄果實(shí)成熟。在類胡蘿卜素合成途徑中，PSY1由乙烯誘導(dǎo)[31]并通過番茄紅素在類胡蘿卜素生物合成途徑中的環(huán)化產(chǎn)生兩種催化反應(yīng)，導(dǎo)致β-胡蘿卜素及其衍生物葉黃素分別被LCY-B和CYC-B催化，或?qū)е潞}卜素和葉黃素被LCY-B和LCY-E催化[32]。過表達(dá)的GAPC2對(duì)類胡蘿卜素合成途徑中的PSY1、CYC-B的表達(dá)有顯著抑制作用，而對(duì)LCY-B和LCY-E并無顯著抑制作用，以上試驗(yàn)結(jié)果都與此前的研究結(jié)果沉默SlHDT3或Sl?HDA3抑制番茄果實(shí)乙烯合成及類胡蘿卜素積累相關(guān)基因結(jié)果相似[16-17]。表明過表達(dá)GAPC2可能通過影響PSY1環(huán)化作用中CYC-B催化葉黃素的生物合成從而影響番茄果實(shí)類胡蘿卜素的積累。

果實(shí)軟化是其成熟的一個(gè)顯著特征，其根本原因是細(xì)胞壁降解。在本研究中過表達(dá)GAPC2對(duì)番茄果實(shí)細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因E4、E8、LOXB、PG和RIN皆有極顯著的抑制作用，這與SlHDA3負(fù)調(diào)節(jié)細(xì)胞壁代謝基因的表達(dá)結(jié)果相同[17]，且此前在對(duì)不同品種番茄的耐儲(chǔ)性研究中，隨著低溫儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，耐儲(chǔ)性強(qiáng)的品種其細(xì)胞壁降解酶的活性更低[33]。在本試驗(yàn)使FaGAPC2過表達(dá)能延緩番茄果實(shí)軟化以及抑制細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因的表達(dá)，說明GAPC2可能在參與番茄果實(shí)細(xì)胞壁代謝有潛在的重要作用。

4 結(jié)論

在本研究中，我們通過瞬時(shí)過表達(dá)技術(shù)研究了胞質(zhì)甘油醛-3-磷酸脫氫酶GAPC2在番茄果實(shí)成熟過程中的作用。研究結(jié)果表明，過表達(dá)GAPC2可以顯著延緩番茄果實(shí)上色并提高其硬度，降低番茄果實(shí)中可溶性糖含量，顯著抑制葉綠素降解和類胡蘿卜素積累，進(jìn)一步從基因?qū)用娣治霰砻?，過表達(dá)GAPC2對(duì)乙烯合成、類胡蘿卜素積累以及細(xì)胞壁代謝途徑中的關(guān)鍵基因都有顯著抑制作用，因此說明GAPC2作為一個(gè)負(fù)調(diào)控因子參與調(diào)節(jié)番茄果實(shí)成熟。