【摘要】：土壤鹽漬化是威脅農(nóng)作物生長質(zhì)量和產(chǎn)量的世界性問題,農(nóng)業(yè)灌溉中鹽堿物質(zhì)的不斷積累使得作物產(chǎn)量急劇減少,因此在不斷改善土壤質(zhì)量的同時提高作物對鹽脅迫的耐受性就顯得尤為重要。番茄作為世界第二大果蔬作物,具有十分重要的經(jīng)濟和食用價值。全面而深入的了解番茄對鹽脅迫的響應(yīng)機制和分子機理,對提高番茄鹽脅迫耐受性有著至關(guān)重要的意義。關(guān)于SlSTE1基因雖未見任何關(guān)于其功能的研究報道,但已有的研究顯示SlSTE1基因在鹽和脫落酸(ABA)等激素處理下其表達量顯著升高,為證明SlSTE1基因與番茄鹽脅迫耐受性的關(guān)系,本研究分別對野生型、SlSTE1沉默和超表達轉(zhuǎn)基因番茄植株進行鹽和ABA處理,對轉(zhuǎn)基因植株的耐鹽性生理指標進行檢測,同時對ABA處理后葉片中ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達模式進行分析。另外,對野生型和超表達轉(zhuǎn)基因植株進行轉(zhuǎn)錄組測序,初步研究了SlSTE1的過量表達在番茄鹽脅迫耐受性分子機制中的作用。具體結(jié)果如下:1、通過不同濃度的Na Cl對野生型、SlSTE1沉默和超表達轉(zhuǎn)基因番茄幼苗的處理分析三種番茄的表型特征變化差異,統(tǒng)計番茄的根和莖長,可以發(fā)現(xiàn)在鹽脅迫下超表達植株的生長狀況比野生型要好,且根莖長度均高于野生型。2、對野生型和超表達轉(zhuǎn)基因番茄植株進行ABA處理,并對ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的受體基因和正負調(diào)控因子的表達量進行檢測,在ABA處理后有些基因的表達量顯著下降,而也有些基因如Sl PYL9等表達量顯著升高,特別是在超表達植株中的增量要顯著高于野生型。這表明SlSTE1可能與ABA信號途徑協(xié)同調(diào)控番茄對鹽脅迫的耐受性。3、為了進一步證實SlSTE1基因?qū)Ψ涯望}性的提高與ABA信號途徑有關(guān),本研究通過酵母雙雜交系統(tǒng)對猜測可能與SlSTE1蛋白相互作用的ABA受體和調(diào)控因子進行蛋白互作篩選,結(jié)果顯示所有檢測的ABA受體蛋白Sl PYLs和ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的正調(diào)控因子Sl Sn RK2s均不能與SlSTE1蛋白相互作用。4、對鹽脅迫下的野生型、SlSTE1沉默和超表達轉(zhuǎn)基因番茄植株的葉綠素、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)酶活性進行檢測,結(jié)果顯示超表達植株中能夠提高番茄耐鹽性的葉綠素含量、SOD和CAT酶活性均要高于野生型,而MDA含量顯著低于野生型,這些結(jié)果表明,鹽脅迫下超表達植株自身光合呼吸作用以及對活性氧和自由基的清除作用相比于野生型更強,而脂質(zhì)過氧化作用對細胞的傷害則比野生型番茄弱很多。5、對野生型和超表達番茄進行轉(zhuǎn)錄組測序的結(jié)果顯示,過量表達SlSTE1基因后超表達植株中多種非生物脅迫響應(yīng)基因被激活表達,且它們多參與氧化應(yīng)激、滲透脅迫、非生物響應(yīng)等生物過程。同時,q RT-PCR驗證表明,幾乎所有檢測的脅迫相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子基因以及其他脅迫相關(guān)的基因在超表達轉(zhuǎn)基因植株中的表達均顯著高于野生型。這些結(jié)果進一步地證實了SlSTE1基因在提高番茄耐鹽性過程中起到了非常重要的作用。綜合以上結(jié)果,表明SlSTE1基因能夠調(diào)控番茄對鹽脅迫的響應(yīng),其超表達能夠提高番茄的耐鹽性。而ABA信號途徑中的一些受體和正負調(diào)控因子基因的表達在SlSTE1超表達植株中出現(xiàn)上調(diào),但SlSTE1蛋白與ABA信號途徑中的蛋白沒有相互作用。我們推測SlSTE1可能通過其他脅迫信號途徑或ABA相關(guān)應(yīng)答元件與ABA信號通路相互作用從而促進番茄鹽脅迫耐受性的提高。
【圖文】：

江蘇師范大學(xué)碩士學(xué)位論文序列為 PyACGTGGC，是 ABA 的應(yīng)答的一個順式作用元件，而與之結(jié)合的蛋白被證實含有保守的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)，并且屬于轉(zhuǎn)錄因子 bZIP 家族。ABRE 核心序列附近的核苷酸則決定了其與 bZIP 蛋白結(jié)合的特異性[32, 33]。而另外一條途徑中蛋白質(zhì)的合成是脅迫響應(yīng)基因表達所必須的，這些中間合成的蛋白通過與鹽脅迫響應(yīng)基因啟動子區(qū)的 MYCRS、MYBRS、NACRS 等順式作用元件結(jié)合從而調(diào)節(jié)這些脅迫應(yīng)激基因的表達[6, 34]。

圖 2-2 鹽處理后的野生型、SlSTE1 沉默和超表達轉(zhuǎn)基因番茄幼苗根和莖的長度 (圖 A、B 為鹽處理后 WT 和沉默植株莖長、根長，圖 C、D 為鹽處理后 WT 和超表達植株莖長、根長；圖中沉默和超表達植株的根莖長度均與 WT 相比較)Figure 2-2 The length of roots and stems of WT, SlSTE1-RNAi, SlSTE1-OE transgenic linestreated with salt2.4 小結(jié)通過以上實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，，在正常生長條件下的野生型、SlSTE1 基因超表達和沉默型番茄植株的生長狀況并無明顯差異，而在 120 mM 和 160 mM NaCl 處理后的三種植株其根和莖的長度都均發(fā)生了變化，總體來看，經(jīng) NaCl 處理后超表達植株的根莖長度均顯著長于野生型，且生長狀況較野生型更好；而沉默型植株的根和莖長均小于野生型。因此，從以上的實驗結(jié)果中可以初步看出 SlSTE1 基因可能參與了番茄植株對鹽脅迫的響應(yīng)，并且 SlSTE1 基因的過量表達可能增強番茄對鹽脅迫的耐受性。
【學(xué)位授予單位】：江蘇師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943.2;S641.2

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本文編號：2599568