MaTrx1参与香蕉果实成熟衰老调控的机制研究

Banana is one of the major tropical fruits in China, and the fruit quality deterioration is accompanied by redox imbalance in vivo. Thioredoxin (Trx) is an important redox-regulating protein to repair oxidative proteins, involving in biotic and abiotic stress processes. Our previous studies showed that the expressions of Trxh family members (MaTrx1) in banana could be induced by exogenous ethylene and synergistically increased with fruit ripening and senescence. Currently, the role of Trxs in fruit ripening and their transcriptional regulatory mechanism remain unclear. In this study, the transcription factors of MaTrx1 promoter are screened by yeast one-hybrid assay and DNA-protein interaction experiments are applied to reveal their transcriptional regulation mechanism; Meanwhile, target proteins of MaTrx1 are screened by both yeast two-hybrid assay and protein affinity chromatography, and their redox regulation relationships are further verified by protein-protein interaction experiments in vivo and in vitro. The results are expected to illustrate the role of MaTrx1 in fruit ripening and its upstream regulation mechanism, which may provide a new theoretical basis for elucidating the regulation mechanism of ripening and quality deterioration of postharvest banana fruit.

香蕉是我国主要热带水果之一，其采后果实的品质劣变过程伴随着体内氧化还原水平的失衡。硫氧还蛋白（Trx）是生物体内重要的氧化还原调节者，响应生物和非生物胁迫反应，参与氧化蛋白的修复。申请人前期研究表明，香蕉Trxh家族成员MaTrx1的表达能够受到外源乙烯诱导，具有果实组织表达特异性，并与果实成熟衰老呈协同增加趋势。目前，有关Trx在果实成熟中的作用及其上游调控机制仍不清楚。因此，本项目拟以香蕉果实作为研究材料，利用酵母单杂交筛选与MaTrx1启动子结合的转录因子，并通过多种DNA-蛋白互作实验手段验证其转录调控关系；同时，结合酵母双杂交和蛋白亲和层析，筛选MaTrx1作用的下游目标蛋白，并通过体内和体外蛋白互作实验手段验证其氧化还原调控关系。研究结果可望揭示MaTrx1在果实成熟中的作用及其上游调控的机制，为进一步阐明采后香蕉果实成熟衰老和品质劣变的调控机理提供新的理论依据。

香蕉采后果实的品质劣变过程伴随着体内氧化还原水平的失衡，而硫氧还蛋白（Trx）是生物体内重要的氧化还原调节者，参与氧化蛋白的修复。目前，有关Trx在果实成熟中的作用及其上游调控机制仍不清楚。本研究通过筛选调控香蕉Trx的关键转录因子，揭示其参与果实成熟衰老的转录调控作用，并通过鉴定香蕉果实成熟衰老相关的Trx目标蛋白，验证香蕉Trx对目标蛋白的氧化还原调节作用，目前取得阶段性成果，包括：①MaTrx1和MaTrx2启动子序列含有NAC、MYB、MYC等常见转录因子的结合元件，而且含有MeJA、GA和ABA等激素信号转导途径相关的顺式作用元件，说明香蕉Trx参与果实成熟衰老过程中可受到多途径调控；②香蕉NAC42转录因子可通过调控Trx1和Trx2基因的表达参与果实成熟衰老过程；③香蕉Trx参与果胶裂解酶PL的氧化还原调节，MaTrx1能分别与MaPL1、MaPL2互作；④利用PsTrxh3 Cys42Ser亲和层析、Shotgun技术结合LC-MS质谱分析技术，共鉴定香蕉Trx目标蛋白547个。其中，成熟软化相关基因MaβGal2（M0SX47）、MaPL1（Q9SDW4）和MaPL2（Q9SDW3）的表达与香蕉果实成熟过程正相关；⑤已获得Trx下游目标蛋白L-抗坏血酸过氧化物酶（M0THT5、M0TCA6）和谷胱甘肽过氧化物酶（I7EUY9）等3个Cys突变型的可溶性重组蛋白，为进一步研究MaTrx1对下游目标蛋白的氧化还原调节作用奠定了基础。以上结果，初步揭示了香蕉果实成熟衰老过程中MaTrx1和MaTrx2上游转录调控及其氧化还原调节作用，为深入研究采后香蕉果实成熟衰老和品质劣变的调控机理提供了新的理论依据。