MeJA介导的bHLH转录因子家族对板栗果实发育和品质的影响

摘要

【目的】板栗是我国特色坚果产业的主要成员之一，其果实可药食两用，具有极高经济价值，提高板栗果实产量与品质对促进产业发展具有重要意义。本研究旨在探究bHLH转录因子通过调控响应MeJA进而影响板栗果实发育、品质及结实率的分子调控机制，明确MeJA在板栗果实发育过程中的关键作用，为高产优质板栗品种的培育提供宝贵基因资源与重要技术手段。【方法】本研究以‘遵化短刺’板栗为试验材料，系统分析了板栗bHLH转录因子家族的理化性质、序列特征及进化关系，并通过转录组数据与荧光定量PCR检测基因表达模式。并在板栗授粉和受精关键期喷施不同浓度的MeJA及其抑制剂（DIECA）作为生长调节剂，测定不同处理组果实的品质指标（包括单果重、可溶性糖含量、淀粉含量）和内源激素含量变化。【结果】（1）从板栗基因组中共鉴定得到93个CmbHLH基因成员，63%的CmbHLH蛋白为酸性蛋白，进化树聚类分析将其分成了20个亚组（A～T）,70个CmbHLH基因中均存在茉莉酸响应元件，且全转录因子家族中也含有大量光响应元件、胚乳表达、分生组织表达相关元件，表明其与MeJA、植物生长发育有着密不可分的关系。（2）多数CmbHLHs基因在授粉后第18天的正常发育胚珠与败育胚珠中呈现显著差异表达（P<0.05），表明该转录因子家族可能参与响应板栗胚珠的早期发育进程，同时为确定板栗发育与败育的关键时期提供了分子依据。（3）MeJA喷施处理会影响CmbHLHs的表达，同时，MeJA处理能够优化刺苞的形态特征，有效提升横径、纵径、侧径、苞质量各项指标，尤其是400 mg/L质量浓度的MeJA处理效果最为显著，且MeJA 400 mg/L处理显著增加了板栗每总苞坚果个数以及着蓬率。（4）MeJA处理能够提升板栗果实内源MeJA、赤霉素（GA）和脱落酸（ABA）的含量，随着喷施浓度的增高而增加，相反，DIECA处理则会导致这些激素含量的显著下降，3种内源激素呈现协调增减的趋势，MeJA 400 mg/L处理后结果最为显著。（5）在果实营养指标方面，MeJA处理提高了果实中的蛋白质和淀粉含量，其中400 mg/L质量浓度处理提升效果最为显著，表明CmbHLHs基因可能通过响应MeJA介导的信号转导途径来影响果实营养品质。【结论】CmbHLHs能够通过响应MeJA途径，影响板栗果实发育和营养品质，这不仅为解析板栗果实发育的分子机制提供了新的理论依据，同时也为MeJA在板栗优质栽培中的实际应用奠定了技术基础。

关键词

板栗 / bHLH转录因子家族 / 茉莉酸甲酯 / 果实发育 / 基因表达