【摘要】：通過基因技術(shù)調(diào)控油菜素甾醇(BRs)的合成或信號(hào)是一種提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的很有潛力的手段。然而,BRs促進(jìn)生長與光合作用之間的關(guān)系以及BRs調(diào)控光合能力的確切機(jī)制目前尚不清楚。本研究中,我們構(gòu)建了編碼調(diào)控BRs生物合成的CYP85A1蛋白基因DWARF的番茄過表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株,并比較了其與BRs合成突變體dim和野生型植株的光合能力。與野生型相比,DWARF的過量表達(dá)促進(jìn)了凈光合速率(PN),而dm中BRs的缺乏導(dǎo)致PN被顯著抑制,并且伴隨著氣孔導(dǎo)度的下降。轉(zhuǎn)基因或突變的植株中BRs水平對(duì)PN的調(diào)節(jié)與Rubisco酶的激活狀態(tài)及其活化酶的活性密切相關(guān),而與加氧酶的總量及轉(zhuǎn)錄無關(guān)。而且BRs正調(diào)控FBPase的激活和表達(dá)。DWARF過表達(dá)植株中脫氫抗壞血酸還原酶和谷胱甘肽還原酶的活性增強(qiáng),導(dǎo)致氧化還原狀態(tài)的降低,而BRs缺乏則對(duì)抗氧化能力和氧化還原狀態(tài)具有相反的影響。此外,BRs誘導(dǎo)2-Cys Prx(2-半胱氨酸過氧化物酶)的減少,而蛋白質(zhì)含量則沒有變化。本研究的結(jié)果為證明BR在光合作用中起著必不可少的作用提供了遺傳學(xué)的證據(jù),并且認(rèn)為BRs通過誘導(dǎo)卡爾文循環(huán)酶氧化還原狀態(tài)降低,保持其活性狀態(tài),從而增強(qiáng)植物的光合能力。油菜素甾醇(BRs)在植物生長發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)中起著關(guān)鍵的作用。然而,BRs介導(dǎo)的對(duì)園藝作物植株生長發(fā)育的整體調(diào)控模式的基因證據(jù)仍然模糊不清。在本研究中,我們通過對(duì)野生型,DWARF等位基因突變體dm以及DWARF基因過量表達(dá)的番茄植株的比較,理清了番茄BRs合成關(guān)鍵基因DWARF(DWF)在植物生長的株型結(jié)構(gòu)、植物激素平衡和果實(shí)發(fā)育的調(diào)控中的作用。研究結(jié)果表明,增加DWARF的表達(dá)以及內(nèi)源BRs的水平促進(jìn)種子萌發(fā)、側(cè)根發(fā)育、C02同化,并使植株最終生長為緊湊株型。DWF基因轉(zhuǎn)錄的增加會(huì)導(dǎo)致赤霉素的積累受到抑制,這可能與植株葉片的大小和厚度減小相關(guān)。BRs正向調(diào)控側(cè)芽生長,而抑制與之相關(guān)的Aux/IAA3的表達(dá)。并且正向調(diào)控乙烯依賴性的葉柄彎曲和果實(shí)成熟。值得注意的是,DWF的表達(dá)并沒有顯著改變單株果實(shí)產(chǎn)量,但利用兩種轉(zhuǎn)基因品系緊湊的植株型態(tài),通過合理密植的栽培方式,估計(jì)單位面積的果實(shí)產(chǎn)量可能會(huì)相比野生型增加57.4%和95.3%,另外,內(nèi)源BRs水平還與類胡蘿卜素的積累顯著相關(guān)�？傊�,我們的結(jié)果表明,BRs在參與調(diào)控重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的多個(gè)生長發(fā)育過程中起著積極作用。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S641.2

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本文編號(hào)：2784540