隱花色素是植物中一類重要的藍(lán)光受體,調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育的多個(gè)方面。然而,目前人們對(duì)隱花色素功能的認(rèn)知主要是基于對(duì)模式植物擬南芥早期發(fā)育階段的研究而獲得的,在其他作物中相關(guān)研究還很少。本研究中,通過利用cry1a突變體和CRY1a過表達(dá)株系,我們主要對(duì)番茄隱花色素CRY1a在生長(zhǎng)發(fā)育方面的功能及作用機(jī)制進(jìn)行了探究。主要研究結(jié)果如下:1、研究了CRY1 對(duì)番茄植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和內(nèi)源激素平衡的影響。我們的研究發(fā)現(xiàn),與野生型相比,cry1a突變體植株更高但生物量積累減少,CRY1a過表達(dá)株系則株型矮小、葉片變厚、生物量也減少。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析、熒光定量PCR及高效液相色譜二級(jí)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS/MS),我們發(fā)現(xiàn),赤霉素(GA)、細(xì)胞分裂素(CTKs)和茉莉酸(JA)的生物合成明顯受CRY1a負(fù)調(diào)控,并且在CRY1a過表達(dá)株系葉片中DNA復(fù)制也受到嚴(yán)重抑制,而在cry1a突變體中DNA復(fù)制卻更加活躍,同時(shí),這些變化也伴隨著細(xì)胞周期相關(guān)基因相同的變化趨勢(shì)。這些結(jié)果表明,CRY1a調(diào)節(jié)內(nèi)源激素的平衡,在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中發(fā)揮非常重要的作用。2、CRY1a基因顯著促進(jìn)番茄側(cè)枝的形成,而這一作用主要是通過影響植物體內(nèi)生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素和獨(dú)腳金內(nèi)酯等激素的平衡及相關(guān)基因表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的。CRY1a抑制頂芽中IAA的合成,減弱頂端優(yōu)勢(shì);抑制根系中SLs的合成,同時(shí)促進(jìn)莖節(jié)處CTKs的積累,抑制莖節(jié)處IAA與CTKs的相對(duì)含量及側(cè)芽中負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子BRC1的表達(dá)。這些結(jié)果為我們研究CRY1a對(duì)側(cè)枝形成的調(diào)控機(jī)制提供了更加深入的見解。3、對(duì)CRY1a調(diào)控花青素合成的分子機(jī)制進(jìn)行了深入探究。本研究中我們發(fā)現(xiàn),番茄植株在照藍(lán)光或過表達(dá)藍(lán)光受體CRY1a后都能促進(jìn)其花青素的生成。藍(lán)光和CRY1a基因?qū)ㄇ嗨厣傻拇龠M(jìn)作用是通過調(diào)控SlHY5的mRNA和蛋白積累水平實(shí)現(xiàn)的。通過EMSA體外實(shí)驗(yàn)和ChIP-qPCR體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí),作為一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子,SlHY5可以識(shí)別并直接結(jié)合花青素合成基因(如CHS1、CHHS2、DFR等)啟動(dòng)子上的G-box和ACE元件,從而激活這些基因的表達(dá)。并且在CRY1a過表達(dá)株系中用VIGS技術(shù)將SlHY5基因沉默之后,其花青素積累量明顯減少。這些發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對(duì)光質(zhì)調(diào)控花青素合成及相關(guān)光保護(hù)作用分子機(jī)制的理解,也有利于我們對(duì)植物中促進(jìn)色素積累的靶標(biāo)基因進(jìn)行探索。4、研究了CRY1a對(duì)番茄開花時(shí)間、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,過量表達(dá)CRY1a使番茄開花時(shí)間延遲,單果重量、單株果實(shí)數(shù)量和產(chǎn)量也都顯著下降,而cry1a突變體植株的果實(shí)數(shù)量和產(chǎn)量都顯著提高。對(duì)紅熟果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的分析表明,過量表達(dá)CRY1a使果實(shí)葡萄糖、果糖、檸檬酸以及番茄紅素含量顯著提高,而蔗糖和蘋果酸含量都降低。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,過表達(dá)CRY1a基因降低了番茄果實(shí)產(chǎn)量,但對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累卻具有非常顯著的促進(jìn)作用。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S641.2
【部分圖文】：

２００５；?Ｙａｎｇ?ｅ，ａ／”?２００１）。??ＣＯＯＨ??圖１．１隱花色素的蛋白結(jié)構(gòu)示意圖（ＭｉｓｈｒａＫ?ａ／．，２０１７）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｄｏｍａｉｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＣＲＹｓ．??１．３隱花色素的亞細(xì)胞定位??擬南芥的兩種隱花色素ＣＲＹ１和ＣＲＹ２都是可溶性蛋白，且都是核蛋白（Ｌｉｎ??２００３）。ＣＲＹ１同時(shí)存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中，但在兩者中的相對(duì)含量受藍(lán)??光調(diào)控：黑暗下ＣＲＹ１會(huì)被運(yùn)到核內(nèi)，照光后又會(huì)被運(yùn)出核或滯留在細(xì)胞質(zhì)中。??這就導(dǎo)致光照下生長(zhǎng)的植株體內(nèi)，大部分ＣＲＹ１蛋白位于細(xì)胞質(zhì)中，而黑暗下生??長(zhǎng)的植株其ＣＲＹ１蛋白則主要位于細(xì)胞核內(nèi)（Ｗｕ?ｅｆ?ａ／．，２００７ａ；?Ｙａｎｇ?ｅＭ／．，２０００）。??然而，定位于核內(nèi)的ＣＲＹ１蛋白介導(dǎo)了絕大部分依賴于ＣＲＹ１的光反應(yīng)（Ｗｕｅｒ??ａ／．，?２００７ａ）。無論何種光照條件下，ＣＲＹ２始終都定位于細(xì)胞核內(nèi)，并且ＣＲＹ２在??藍(lán)光下會(huì)在細(xì)胞核內(nèi)聚集形成光小體（ｐｈｏｔｏｂｏｄｙ）

ＣＫ：?Ｈ２０．??國(guó)??圖２．２農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得番茄Ｃ／？７／ａ基因過表迖番茄植株??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＣＲＹｌａ?ｇｅｎｅ?ｏｖｅｒ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ?ｐｌａｎｔｓ?ｗｅｒｅ?ｇｅｎｅｒａｔｅｄ??ｂｙ?Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．??２６??

ｐｕｍ??邊??圖２．１番茄Ｃｉ？ｎａ基因的擴(kuò)增（Ａ）及過量表達(dá)載體的酶切鑒定（Ｂ）??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｃｌｏｎｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＲＹｌａ?ｇｅｎｅ?（Ａ）?ａｎｄ?ｅｎｚｙｍｅ?ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ?ｏｆ?ＯＥ－ＣＲＹｌａ－??３ＨＡ?ｖｅｃｔｏｒ?（Ｂ）．?Ｍ：?Ｍａｒｋｅｒ?２Ｋ，?Ｐ：?ＯＥ－Ｃ／？Ｆ／ａ－３ＨＡ?ｐｌａｓｍｉｄ?Ｃ：?Ｃｉ？Ｆ７ａ，??ＣＫ：?Ｈ２０．??國(guó)??圖２．２農(nóng)桿菌介導(dǎo)法獲得番茄Ｃ／？７／ａ基因過表迖番茄植株??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ＣＲＹｌａ?ｇｅｎｅ?ｏｖｅｒ－ｅｘｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ?ｐｌａｎｔｓ?ｗｅｒｅ?ｇｅｎｅｒａｔｅｄ??ｂｙ?Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ．??２６??
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本文編號(hào)：2838112