酸性转化酶DlSAI调控龙眼果肉退糖的机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801910
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1509.园艺作物采后生物学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

After missing the best harvest period, the “sugar receding” characterizated by sharply decreasing sugar content happened in longan pulp, seriously affected its edible quality and the on-tree preservation. The breaking through the limitation of understanding on sugar receding and exploring the molecular regulation mechanism of sugar receding are very important for the technology innovation of maturity controlling and fresh-keeping. The rate of sugar receding in longan fruit was positively correlated with the degradation of sucrose in pulp. Invertases including neutral invertases, cell wall invertases and soluble acid invertases, which catalyze the sucrose into fructose and glucose irreversiblly, are the key enzymes for controlling sink strength and the content of hexose in plants. The relationship between the rate of sugar receding and the activity of sucrose-metabolic enzymes in different varieties indicated that the sugar receding was mainly affected by the activity of invertase SAI. At present, the roles of SAI and its regulation are unclear. This study aims to explore the effect of DlSAI on the sugar metabolism by analyzing the sequence of DlSAI genes and promoters in longan with different desugar rate, prokaryotic expression of the recombinant DlSAI protein and functional verification from two sides by the agrobacterium-mediated over-expression manipulation of DlSAI in tomato and virus-induced gene silencing in longan fruits. In addition, interaction screening and expression analysis of transcription factors will be used to explore the regulation mechanism of DlSAI expression. The study will help clarify the roles of DlSAI in sugar metabolism of fruits and provide theoretical basis for delaying the sugar receding in longan.
错过最佳采收时期后,龙眼果肉出现含糖量急剧下降的“退糖”现象,严重影响其食用品质和挂树保鲜。突破对退糖认识的局限,探究退糖的分子调控机制,对龙眼果实成熟期调控和保鲜技术的创新至关重要。龙眼退糖速度与果肉蔗糖降解速度呈正相关。转化酶包括中性转化酶、细胞壁转化酶和可溶性酸性转化酶,催化蔗糖不可逆地分解为果糖和葡萄糖,是控制果实的库强度和己糖含量的关键酶。申请人前期研究不同品种龙眼退糖速度和蔗糖代谢酶活力的关系发现,退糖快慢主要受酸性转化酶SAI活力影响。目前SAI在退糖中的作用和调控机制尚不明确。本研究拟分析DlSAI基因及启动子在不同退糖类型龙眼果实中的序列差异,结合原核表达、农杆菌介导转化番茄和病毒介导基因沉默转化龙眼,从正反两面探究DlSAI的生物学功能;通过互作筛选转录因子及表达模式分析,探究调控DlSAI表达的机制。旨在解析DlSAI在果实糖代谢中的作用,为延缓龙眼退糖提供理论依据。

结项摘要

错过最佳采收时期后,龙眼果肉出现含糖量急剧下降的“退糖”现象,严重影响其食用品质和挂树保鲜。突破对退糖认识的局限,探究退糖的分子调控机制,筛选出延缓龙眼果实退糖的有效配方,对龙眼果实成熟期调控和保鲜技术的创新至关重要。可溶性酸性转化酶(SAIs)催化液泡中的蔗糖不可逆地分解为果糖和葡萄糖,对果实的品质发挥重要调控作用。然而,目前SAIs对龙眼果肉糖比例和退糖过程的调控作用仍缺乏系统研究。我们的结果表明,不同品种龙眼果肉的蔗糖/己糖比例和退糖速率差异显著。分析各个品种果肉中蔗糖合成和分解相关酶活力、基因表达和蔗糖/己糖比,发现酶活和基因表达两个水平上,DlSAI均与蔗糖/己糖比呈现最高负相关性。发育到成熟阶段高的DlSAI酶活力和基因表达可能是造成‘罗伞木’果肉极低蔗糖/己糖比的原因,而上调的DlSAI酶活力和基因表达可能是造成‘石硖’果肉留树期间退糖的原因。因此,DlSAI酶是通过转录水平和酶活调控蔗糖/己糖比和退糖的关键因子。利用TMT-标记的蛋白质组学分析‘石硖’龙眼果肉留树期间的差异表达蛋白发现,糖酵解、三羧酸循环、发酵和能量代谢途径关键蛋白质的显著上调可能促进了己糖的消耗,与DlSAI酶协同促进退糖。重复2年的GA3喷施处理试验表明,50 mg L-1 GA3可有效延缓留树期间‘石硖’龙眼果肉的退糖,维持品质和抗氧化物质含量。激素谱分析表明,GA3处理显著提高了龙眼果肉中GA3、N6-异戊烯腺嘌呤和反式玉米素核苷的含量。分析蔗糖糖代谢和激素信号转导相关基因的表达发现,GA3处理显著提高了留树期间龙眼果肉中蔗糖合成相关基因(DlSPS和DlSPS1)与GA和CTK合成相关基因的表达,抑制了DlSAI-2的表达。综上所述,GA3处理有效延缓了‘石硖’龙眼退糖,延长其留树保鲜,有望解决集中上市和积压等产业问题,为进一步研究激素对DlSAI的转录调控提供了研究基础。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Widely targeted metabolic analysis revealed the changed pigmentation and bioactive compounds in the ripening Berchemia floribunda (Wall.) Brongn. fruit
广泛针对性的代谢分析揭示了成熟的 Berchemia floribunda (Wall.) Brongn 中色素沉着和生物活性化合物的变化。
  • DOI:
    10.1002/fsn3.2093
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Food Science & Nutrition
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Shuai Liang;Liu Huan;Liao Lingyan;Lai Tingting;Lai Ziying;Du Xinxin;Duan Zhenhua;Wu Zhenxian;Luo Tao
  • 通讯作者:
    Luo Tao
Analysis of metabolomics associated with quality differences between room-temperature- and low-temperature-stored litchi pulps
常温与低温荔枝果肉品质差异相关代谢组学分析
  • DOI:
    10.1002/fsn3.1208
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Food Science & Nutrition
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Guo Xiaomeng;Luo Tao;Han Dongmei;Wu Zhenxian
  • 通讯作者:
    Wu Zhenxian
Postharvest melatonin treatment inhibited longan (Dimocarpus longan Lour.) pericarp browning by increasing ROS scavenging ability and protecting cytomembrane integrity
采后褪黑素处理通过增加 ROS 清除能力和保护细胞膜完整性来抑制龙眼 (Dimocarpus longan Lour.) 果皮褐变
  • DOI:
    10.1002/fsn3.2448
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Food Science & Nutrition
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Luo Tao;Yin Feilong;Liao Lingyan;Liu Yunfen;Guan Boyang;Wang Min;Lai Tingting;Wu Zhenxian;Shuai Liang
  • 通讯作者:
    Shuai Liang
The effect of desulfurization on the postharvest quality and sulfite metabolism in pulp of sulfitated "Feizixiao" Litchi (Litchi chinensis Sonn.) fruits
脱硫对亚硫酸化“妃子笑”荔枝采后品质及果肉亚硫酸盐代谢的影响
  • DOI:
    10.1002/fsn3.1008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Food Science & Nutrition
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Luo Tao;Li Shuangshuang;Han Dongmei;Guo Xiaomeng;Shuai Liang;Wu Zhenxian
  • 通讯作者:
    Wu Zhenxian
Soluble Acid Invertases Act as Key Factors Influencing the Sucrose/ Hexose Ratio and Sugar Receding in Longan (Dimocarpus longan Lour.) Pulp
可溶性酸性转化酶是影响龙眼浆蔗糖/己糖比和降糖的关键因素
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.8b05243
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Agricultural and Food Chemistry
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Luo Tao;Shuai Liang;Liao Lingyan;Li Jing;Duan Zhenhua;Guo Xiaomeng;Xue Xiaoqing;Han Dongmei;Wu Zhenxian
  • 通讯作者:
    Wu Zhenxian

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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