MAMADS1-MANAC083転写調節カスケードは、バナナフルーツの熟成中にエチレン生合成を調節します

ホルモンのエチレンは、バナナなどのクライマクフルーツの熟成の調節において重要です。バナナ果実の熟成中のエチレン生合成の転写調節は多くの研究を受けていますが、エチレン生合成経路に関与する上流の転写調節因子のカスケード転写機構はまだよく理解されていません。ここでは、MAACS1、MAACO1、MAACO4、MAACO5、およびMAACO8を含むエチレン生合成遺伝子がバナナを熟成することで上方制御されていることを報告します。NAC（NAM、ATAF、CUC）転写因子、MANAC083、熟成およびエチレン阻害遺伝子は、酵母1ハイブリッドスクリーニングにより、MAACS1プロモーターへの潜在的な結合タンパク質として発見されました。さらにin vitroおよびin vivoの実験により、MANAC083は5つのエチレン生合成遺伝子のプロモーターに直接結合し、それによってその発現を転写的に抑制し、それがエチレン産生のエチレン生合成転写抑制を介してエチレン産生が阻害された過渡的な過剰発現実験によってさらに検証されたことが示されました。バナナ果物の遺伝子。驚くべきことに、熟成誘発MAD（MCM1、アガマス、障害、SRF4）の転写因子であるMAMADS1は、MANAC083の発現を直接抑制し、MANAC083のエチレン生合成遺伝子へのトランスリンクレッションを阻害することがわかっています。バナナ。これらの発見は、バナナフルーツ熟成中のエチレン生合成を制御するMAMADS1-MANAC083-MAACS1/MAACOS調節カスケードの機械的基盤をまとめて示しています。これらの発見は、転写レベルでのエチレン生合成の転写調節メカニズムに関する知識を高め、熟成を制御し、果物の貯蔵可能性を改善するための分子アプローチの開発に役立つと予想されます。

The hormone ethylene is crucial in the regulation of ripening in climacteric fruit, such as bananas. The transcriptional regulation of ethylene biosynthesis throughout banana fruit ripening has received much study, but the cascaded transcriptional machinery of upstream transcriptional regulators implicated in the ethylene biosynthesis pathway is still poorly understood. Here we report that ethylene biosynthesis genes, including MaACS1, MaACO1, MaACO4, MaACO5, and MaACO8, were upregulated in ripening bananas. NAC (NAM, ATAF, CUC) transcription factor, MaNAC083, a ripening and ethylene-inhibited gene, was discovered as a potential binding protein to the MaACS1 promoter by yeast one-hybrid screening. Further in vitro and in vivo experiments indicated that MaNAC083 bound directly to promoters of the five ethylene biosynthesis genes, thereby transcriptionally repressing their expression, which was further verified by transient overexpression experiments, where ethylene production was inhibited through MaNAC083-modulated transcriptional repression of ethylene biosynthesis genes in banana fruits. Strikingly, MaMADS1, a ripening-induced MADS (MCM1, AGAMOUS, DEFICIENS, SRF4) transcription factor, was found to directly repress the expression of MaNAC083, inhibiting trans-repression of MaNAC083 to ethylene biosynthesis genes, thereby attenuating MaNAC083-repressed ethylene production in bananas. These findings collectively illustrated the mechanistic basis of a MaMADS1-MaNAC083-MaACS1/MaACOs regulatory cascade controlling ethylene biosynthesis during banana fruit ripening. These findings increase our knowledge of the transcriptional regulatory mechanisms of ethylene biosynthesis at the transcriptional level and are expected to help develop molecular approaches to control ripening and improve fruit storability.