【摘要】：光合作用為番茄果實(shí)生長發(fā)育提供能量、糖類及其他化合物,葉綠體是光合作用場所,葉綠素是光系統(tǒng)的重要組成部分。番茄果實(shí)中葉綠體的發(fā)育和葉綠素的代謝影響果實(shí)的發(fā)育和品質(zhì)。目前,關(guān)于調(diào)控葉綠體發(fā)育和葉綠素代謝的轉(zhuǎn)錄因子研究較少,其調(diào)控機(jī)制仍不清晰。本研究采用VIGS(virus-induced gene silencing)篩選、植物遺傳轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)錄組測序(RNA-Seq)及其他生物學(xué)研究方法,分析SlBEL11(BEL1-LIKEHOMEODOMAIN 11)轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控葉綠體發(fā)育和葉綠素代謝的分子機(jī)制,并初探SlBEL11其他功能,主要結(jié)論如下:1、本研究以番茄Micro-Tom為材料,采用VIGS技術(shù)研究番茄果實(shí)成熟時期特異性表達(dá)的7個含HD結(jié)構(gòu)域(homeodomain)的轉(zhuǎn)錄因子功能,發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)中抑制SlBEL11的表達(dá)會顯著增加未成熟時期果實(shí)葉綠素的積累,表明SlBEL11可能調(diào)控果實(shí)中葉綠素的代謝途徑。2、以番茄Micro-Tom為材料,通過遺傳轉(zhuǎn)化獲得SlBEL11 RNAi轉(zhuǎn)基因植株,未成熟時期果實(shí)中葉綠素積累增加,葉綠體數(shù)量增多,表明SlBEL11調(diào)控葉綠素的積累和葉綠體的發(fā)育。采用RNA-Seq分析轉(zhuǎn)基因綠熟時期果實(shí)與對照組相應(yīng)時期果實(shí)中差異表達(dá)基因,這些基因的功能分類涵蓋包括與光合作用相關(guān)的類囊體、前體代謝物和能量等多個途徑。3、RNA-Seq分析結(jié)果中,有48個表達(dá)量上調(diào)的基因參與葉綠素合成、光合作用和葉綠體發(fā)育途徑,通過全基因組掃描BELL結(jié)合位點(diǎn),與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)綜合分析發(fā)現(xiàn),48個基因中有22個基因可能為SlBEL11蛋白的靶基因,主要包括葉綠素合成途徑基因POR(protochlorophyllide reductase)、CHLH(Magnesium chelatase H subunit)和 CAO(chlorophyllide a oxygenase)和葉綠體發(fā)育相關(guān)基因 CAB(chlorophyll a/b binding protein)、TKN2(homeobox protein knotted 2)等。4、通過凝膠阻滯遷移率(EMSA)試驗(yàn)和染色質(zhì)免疫共沉淀(ChIP)試驗(yàn)結(jié)果表明SlBEL11蛋白在體內(nèi)和體外都可以與TKN2、CAB和POR啟動子區(qū)域結(jié)合,被認(rèn)為是SlBEL11的有效靶基因。雙熒光素酶報告基因(DLR)試驗(yàn)結(jié)果表明SlBEL11蛋白負(fù)調(diào)控TKN2、CAB和POR的表達(dá)。5、此外,SlBEL11 RNAi番茄與野生型番茄相比果實(shí)破色延遲、果實(shí)顯著變大且易脫落,表明轉(zhuǎn)錄因子SlBEL11還可能調(diào)控番茄果實(shí)發(fā)育和成熟等途徑。總之,本研究表明轉(zhuǎn)錄因子SlBEL11在番茄果實(shí)葉綠素積累和葉綠體發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用,同時具有調(diào)控番茄果實(shí)發(fā)育成熟的多種生物學(xué)功能。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S641.2
【圖文】：

同時沒６／＾：２表達(dá)水平上調(diào)（１＾１＾／0／．，２０丨４）。柑橘中乙烯響應(yīng)因子（：／／￡７＾；７＿？與柑橘變綠過逡逑程中葉綠素降解有關(guān)（Ｙｉｎ邋ｅ／ａ／．，２０１６）。逡逑Ｎａｄａｋｕｄｕｔｉ等（２０１４）在文中對番茄果實(shí)中葉綠體發(fā)育的調(diào)控模型進(jìn)行了預(yù)測（圖１－２）逡逑（Ｎａｄａｋｕｄｕｔ邋ｅ／邋ａ／．，２０１４），７７＆Ｖ２邋和邋２＂火Ｗ邋正向調(diào)控邋ＧＺＪＯ邋和邋ＪＰ／ＬＲＩＬ伙￡：表達(dá)，抑制邋ＧＩＡ７逡逑和表達(dá)，油菜素內(nèi)酯通過ＢＺＲ１－１Ｄ啟動ＧＺＸ２表達(dá)（Ｌｉｕ邋ｅＭ／．，邋２０１４）。７７以２影響逡逑和表達(dá)，ＴＡＴＷ僅影響ＧＬＡＴ２的表達(dá)，／／尸在這些基因的上游抑制它們的表達(dá)，但逡逑Ｎｇｕｙｅｎ等（２０１４）在文中闡述ＧｉＡ：２作用獨(dú)立于（Ｎｇｕｙｅｎ邋ｅ／ａ／．，２０１４）。盡管這些轉(zhuǎn)錄因子和基逡逑因的研宄表明它們會調(diào)控或影響葉綠體發(fā)育和葉綠素合成，但其調(diào)控模型仍不清楚。逡逑ＨＰ１逡逑Ｉ逡逑ＴＫＮ４邐ＴＫＮ２逡逑ＴＤ＾邋／邋＼逡逑Ｓｌ＾４邋Ｉ邋■邋ＳＩＧＬＫ２邋ＳＩＡＰＲＲ２－ＬＩＫＥ逡逑＼邋／逡逑Ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ逡逑ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ逡逑圖１－邋２番前果實(shí)中葉綠體發(fā)育調(diào)控預(yù)測模型（Ｎｇｕｙｅｎ邋ｅ／ａ／．，邋２０１４）逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａ邋ｐｒｏｐｏｓｅｄ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｉｎ邋ｔｏｍａｔｏ邋ｆｒｕｉｔ逡逑１．２番茄果實(shí)的成熟與調(diào)控逡逑番茄是典型的呼吸躍變型果實(shí)，成熟受乙烯催化和誘導(dǎo)（Ａｌｂａ邋ｅＭ／．，２００５），同時其成熟過程逡逑也受包括光照、水分、溫度、外界物質(zhì)以及自身基因的表達(dá)調(diào)控等因素影響�？傊�

邐文獻(xiàn)綜述逡逑番茄作為研宄果實(shí)發(fā)育和成熟的模式植物己經(jīng)有較長的研宄歷史，Ｊａｍｅｓ等人對此過程中主逡逑要變化進(jìn)行了總結(jié)（圖１－３），主要包括細(xì)胞的分裂（ｃｅｌｌ邋ｄｉｖｉｓｉｏｎ）、細(xì)胞的膨大（ｃｅｌｌ邋ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）、逡逑呼吸變化（ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ）即乙稀的合成（ｅｔｈｙｌｅｎｅ邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）、果實(shí)軟化（ｆｒｕｉｔ邋ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ）和類胡蘿卜逡逑素的積累（ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ邋ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ）�；ê蠊麑�(shí)逐漸長大，此時細(xì)胞迅速分裂，花后１０邋ｄ左右細(xì)胞逡逑分裂明顯減緩，此時細(xì)胞進(jìn)入膨大期，約花后３５邋ｄ左右，細(xì)胞膨大停止，果實(shí)不再生長，果實(shí)進(jìn)逡逑入綠熟時期（種子成熟，果實(shí)不再膨大）到破色期（肉眼可見類胡蘿卜素積累）至成熟，此過程逡逑是伴隨著大量基因參與的生理變化和物質(zhì)變化，最重要的是乙烯的大量合成，出現(xiàn)呼吸峰，果實(shí)逡逑逐漸軟化（細(xì)胞壁降解）、葉綠素降解和類胡蘿卜素積累增加，同時還包括營養(yǎng)物質(zhì)的積累、風(fēng)逡逑味香味物質(zhì)的形成，最終賦予果實(shí)特有的感官和風(fēng)味，具有較高的營養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價值。逡逑…邐，

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本文編號：2733922