【摘要】：番茄是一種廣泛栽培的世界性經(jīng)濟(jì)作物,在蔬菜產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位,同時也是用于植物科學(xué)研究的重要模式作物之一。通過挖掘野生型番茄資源的優(yōu)良抗逆基因并且進(jìn)行功能研究對改良番茄或者其他茄科作物新品種具有重要的理論意義和生產(chǎn)實踐價值。轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)控植物生長發(fā)育和應(yīng)答逆境脅迫等很多方面發(fā)揮著重要的作用,然而Trihelix轉(zhuǎn)錄因子在模式作物番茄中的功能研究至今鮮有報道。本課題從野生型番茄中克隆出一個Trihelix轉(zhuǎn)錄因子,基于其在擬南芥的同源基因命名為SlPTL,利用RNAi技術(shù)構(gòu)建了該基因的沉默載體,經(jīng)過農(nóng)桿菌LBA4404介導(dǎo)進(jìn)行番茄遺傳轉(zhuǎn)化,最終成功獲得SlPTL沉默轉(zhuǎn)基因植株,并對其調(diào)控番茄生長發(fā)育和非生物脅迫的功能進(jìn)行了初步的鑒定和解析。本研究獲得的主要結(jié)果如下:(1)通過與擬南芥和水稻Trihelix轉(zhuǎn)錄因子家族成員一起進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹分析,結(jié)果表明Trihelix家族共可以分為:GT-1,GT-2,GTγ,Sh4和SIP1五個亞家族,而SlPTL屬于典型的GT-2亞家族成員,具有兩個保守的三螺旋結(jié)構(gòu)域(N端的三螺旋結(jié)構(gòu)域和C端的三螺旋結(jié)構(gòu)域)和一個中心α螺旋結(jié)構(gòu)域。(2)運(yùn)用qRT-PCR技術(shù)進(jìn)行了SlPTL基因的表達(dá)模式分析,首先采用GA_3、IAA、ABA、MeJA以及ACC激素以及干旱和鹽脅迫處理野生型番茄幼苗,定量結(jié)果顯示了這些處理均可以不同程度誘導(dǎo)SlPTL基因的表達(dá),表明SlPTL可能參與激素響應(yīng)以及非生物脅迫應(yīng)答。SlPTL基因在番茄各組織和器官中的表達(dá)模式分析結(jié)果表明,該基因在根中表達(dá)量最高,莖次之,在幼葉到衰老葉以及花到果實的發(fā)育過程中表達(dá)量相對較低,且呈下降趨勢,此外進(jìn)一步分析了SlPTL基因在四輪花器官(萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊)的表達(dá)水平,表明其在花器官中均有表達(dá),其中以雄蕊的相對表達(dá)量最高,這些結(jié)果暗示了SlPTL基因可能在植株的生長發(fā)育以及脅迫響應(yīng)過程中發(fā)揮著一定作用。(3)構(gòu)建了SlPTL基因沉默載體,通過遺傳轉(zhuǎn)化得到沉默效率較高的轉(zhuǎn)基因株系。與野生番茄相對比,SlPTL基因的表達(dá)被抑制后,會出現(xiàn)多樣性的表型,包括矮化,節(jié)間距變短,葉子變小增多,葉柄變短。莖的組織切片分析表明,SlPTL沉默轉(zhuǎn)基因株系的木質(zhì)部細(xì)胞層較野生型厚,髓細(xì)胞相對較短,且緊密。(4)針對SlPTL基因沉默轉(zhuǎn)基因株系矮化的表型,我們檢測了一些與赤霉素合成、代謝以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因的表達(dá)水平,結(jié)果表明SlPTL沉默后影響到這些基因的表達(dá),從而產(chǎn)生了赤霉素缺失的表型。SlPTL沉默轉(zhuǎn)基因植株的矮化表型在噴施外源GA_3后可以得到恢復(fù),說明轉(zhuǎn)基因植株的矮化是一種GA_3敏感型矮化。(5)轉(zhuǎn)基因植株的萼片長度相對野生型番茄較短,果實的平均種子數(shù)目減少,為此,SlPTL基因在不同發(fā)育時期花中的表達(dá)水平進(jìn)一步被分析,結(jié)果表明隨著花苞的發(fā)育該基因的表達(dá)其呈下降趨勢,花粉萌發(fā)實驗證明轉(zhuǎn)基因植株相對野生型番茄具有較低的花粉萌發(fā)率,此外花粉發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)也被抑制。這些結(jié)果表明了SlPTL基因的沉默干擾了番茄的花粉發(fā)育進(jìn)而影響種子發(fā)育。(6)基于SlPTL在根中大量表達(dá)以及對脅迫處理的響應(yīng)表達(dá)模式,對40天苗齡的轉(zhuǎn)基因株系和野生型植株進(jìn)行脅迫實驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)沉默轉(zhuǎn)基因植株的抗旱性和耐鹽性明顯強(qiáng)于對照。SlPTL沉默轉(zhuǎn)基因植株生長狀況較好,具有較高的相對含水量和較低的葉片失水率,多個脅迫相關(guān)基因的表達(dá)也出現(xiàn)上調(diào),這些結(jié)果也支撐了其抗逆特性。綜上所述,本論文對番茄Trihelix轉(zhuǎn)錄因子SlPTL基因調(diào)控番茄植株生長發(fā)育及非生物逆境響應(yīng)的功能和機(jī)制進(jìn)行了初步探索和研究,為進(jìn)一步拓展植物Trihelix家族功能研究這個新領(lǐng)域奠定一定的理論基礎(chǔ),同時也為利用基因工程技術(shù)改良作物農(nóng)業(yè)性狀提供了基因資源。
【圖文】：

析方法茄科基因組數(shù)據(jù)庫 Sol Genomics Network (SGN) ( https://solgenomics Trihelix 家族 PTL 基因為查詢項，經(jīng) Blast 比對查找同源基因的 DN氨基酸序列。采用 MEGA 6.0 軟件，鄰接法 (neighboroining method) 用 DNAMAN 5.2.2 軟件進(jìn)行氨基酸序列比對分析。果與分析lPTL 的進(jìn)化樹分析文獻(xiàn)報道 Trihelix 家族可以分為 GT-1，GT-2，GTγ，SH4 和 SIP1 五2; 91]。為了研究 SlPTL（Solyc09g009250）在番茄中發(fā)揮的潛在的功能EGA 6.0 軟件，根據(jù) SGN 登錄號，在氨基酸水平上，將該基因與擬知功能的部分基因構(gòu)建進(jìn)化樹，進(jìn)化關(guān)系表明，，SlPTL 與擬南芥（AtP高且同屬于 GT-2 亞家族（圖 2.1）。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文2.2.2 SlPTL 蛋白序列的分析為了進(jìn)一步明確 SlPTL 蛋白結(jié)構(gòu)，采用 DNAMAN 5.2.2 軟件對同屬于這個亞家族的成員進(jìn)行氨基酸序列比對，結(jié)果表明 SlPTL 含有兩個 Trihelix 結(jié)構(gòu)域和一個中央 coiled-coil 結(jié)構(gòu)域，與報道的 GT-2 亞家族的保守結(jié)構(gòu)域特點相符[60]（圖 2.2）。有趣的是，經(jīng)序列比對分析 SlPTL 與 AtPTL 相似性僅有 39.06 %，這暗示了 SlPTL蛋白的功能可能與 AtPTL 存在差異。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S641.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 朱明庫;番茄SlNAC4和SlDEAD31基因在果實成熟及非生物脅迫響應(yīng)中的功能研究[D];重慶大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 宋露露;番茄逆境響應(yīng)基因ShGT-1的功能鑒定及調(diào)控機(jī)制解析[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

本文編號：2695693