基因表达驱动乙烯生物合成和信号通路在成熟的西红果;一个动态建模方法

科学领域:

• 植物生物学 植物生物学
• 代谢工程是代谢工程.
• 系统生物学 系统生物学

背景情况:

• 乙烯生物合成和信号传递对于植物老化和水果成熟至关重要.
• 对于乙烯相关途径的现有动态模型是有限的,缺乏整合.
• 了解乙烯生产和信号之间的相互作用是控制水果成熟的关键.

研究的目的:

• 开发一种以转录学为基础的乙烯生物合成和番茄信号传递的动态模型.
• 在不同季节条件下 (夏季与冬季) 调查水果成熟期间乙烯调节的定量差异.
• 将基因表达与蛋白质相互作用和信号通路内的乙烯受体结合联系起来.

主要方法:

• 开发了一个动力模型,使用基于转录组数据的普通微分方程.
• 校准模型与来自葡萄树上和葡萄树外番茄果实成熟的广泛的转录基因,蛋白质基因和代谢数据进行校准.
• 使用不同季节和收获条件的数据验证了模型.

主要成果:

• 乙烯生物合成途径主要由基因表达水平来调节.
• 乙烯调节成熟的质量在各季节都保持不变,但呈现出数量上的差异.
• 季节性变化 (夏季与冬季) 会导致模型中不同的参数值.
• 该模型成功地整合了基因表达,蛋白质相互作用和乙烯受体结合.

结论:

• 这是第一个模拟从基因表达到受体结合的整个乙烯信号通路的模型.
• 该模型提供了一种定量框架,以了解季节性影响对番茄果实成熟的情况.
• 基因表达是乙烯生物合成的主要驱动因素,定量季节性变异影响成熟结果.