番茄（Solanum lycopersicum）是一種典型的對(duì)溫度十分敏感的蔬菜作物,在我國(guó)北方保護(hù)地栽培過(guò)程中經(jīng)常受到低溫及高溫的傷害,造成落花落果,給菜農(nóng)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。作物產(chǎn)量有機(jī)物的95%以上都來(lái)自于光合作用。葉綠體不僅是光合作用的重要場(chǎng)所,而且對(duì)溫度脅迫尤為敏感。在葉綠體中,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）和光系統(tǒng)II（PSII）核心蛋白D1是溫度脅迫抑制作物光合能力并限制其生長(zhǎng)發(fā)育的兩個(gè)主要靶點(diǎn)。在溫度脅迫下,葉綠體中卡爾文循環(huán)關(guān)鍵酶的活性降低,導(dǎo)致大量過(guò)剩光能的產(chǎn)生,造成光系統(tǒng)II的光抑制,從而降低番茄植株的光合能力。因此,挖掘溫度脅迫下番茄光保護(hù)的相關(guān)基因并闡明其作用機(jī)制,對(duì)于溫度敏感的蔬菜作物的抗逆栽培和育種都具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值。我們從番茄低溫誘導(dǎo)表達(dá)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)并鑒定了一個(gè)編碼葉綠體和細(xì)胞核雙定位SlWHIRLY1（SlWHY1）蛋白的基因。qRT-PCR、Western blot和GUS染色實(shí)驗(yàn)顯示W(wǎng)HY1的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平均在低溫誘導(dǎo)后上調(diào)。繼而我們通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的番茄葉盤(pán)轉(zhuǎn)化獲得了SlWHY1的過(guò)表達(dá)株系及RNAi株系。經(jīng)低溫處理（4°C）... 

【文章來(lái)源】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：107 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

擬南芥光系統(tǒng)II的修復(fù)循環(huán)機(jī)制（Luetal.,2016）

溫度脅迫下番茄葉綠體與細(xì)胞核雙定位WHIRLY1蛋白的功能分析10圖1-2植物中Rubisco的生物合成（WilsonandHayer-Hartl,2018）Fig.1-2ThebiogenesisofRubiscoinplant（WilsonandHayer-Hartl,2018）Rubisco小亞基（RBCS）由細(xì)胞核基因組編碼，根據(jù)物種不同其家族約有2-6個(gè)成員（Sasanuma,2001）。RBCS在細(xì)胞核中轉(zhuǎn)錄后在其信號(hào)肽的引導(dǎo)下進(jìn)入葉綠體中輔助Rubisco大亞基（RBCL）維持Rubisco酶的活性，對(duì)光合作用及作物產(chǎn)量有著重要意義。人們?cè)鴩L試在葉綠體基因組中插入RBCS的基因序列，使RBCS直接在葉綠體合成，大大提高了Rubisco的效率，并增加了植株的產(chǎn)量（Dhingraetal.,2004）。長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在探究RBCS與Rubisco全酶的關(guān)聯(lián)。在擬南芥中，過(guò)表達(dá)RBCS基因家族的兩個(gè)成員RBCS1A和RBCS3B能夠增加Rubisco含量并提升植株光合能力（Izumietal.,2012）。在水稻中，RBCS同樣與Rubisco全酶有正向的級(jí)聯(lián)關(guān)系：RBCS表達(dá)水平的降低會(huì)引起Rubisco含量的減少（Suzukietal.,2010；Kannoetal.,2017）。這表明RBCS對(duì)植物的Rubisco含量起著重要的正向作用，但其在細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制一直以來(lái)卻鮮為人知。在番茄中，RBCS基因家族由五個(gè)成員（RBCS1、RBCS2、RBCS3A、RBCS3B、RBCS3C）組成（Sugitaetal.,1987；Wanneretal.,1991）。其中，RBCS1和RBCS2在番茄果實(shí)成熟前期表達(dá)量較高，RBCS3A卻在該時(shí)期番茄中表達(dá)量較低，而RBCS3B和RBCS3C在該時(shí)期基本檢測(cè)不到表達(dá)量。因此，RBCS家族各成員的表達(dá)存在著時(shí)空差異。此外，

溫度脅迫下番茄葉綠體與細(xì)胞核雙定位WHIRLY1蛋白的功能分析14為一種重要的植物病源響應(yīng)的信號(hào)物質(zhì)參與到低溫應(yīng)答的機(jī)制受到人們廣泛的關(guān)注。外源施加SA則能夠維持CBF及冷調(diào)蛋白COR47的表達(dá)（Chengetal.,2016），但其中具體調(diào)控機(jī)制仍不清楚。此外，低溫脅迫下乙烯和水楊酸信號(hào)途徑似乎存在著交叉響應(yīng)機(jī)制，而EIN3可能是其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，它不但能夠響應(yīng)乙烯信號(hào)參與低溫響應(yīng)機(jī)制，還能參與低溫下SA的信號(hào)途徑轉(zhuǎn)導(dǎo)：無(wú)論是在常溫還是低溫下，EIN3均能抑制SA的生物合成及SA下游基因的表達(dá)（Lietal.,2019）。隨著研究的逐漸深入，CBF-COR這條典型的低溫響應(yīng)通路被逐漸豐富成為了一個(gè)低溫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。那么是否存在一些其他轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的且獨(dú)立于CBF的重要的低溫信號(hào)通路？低溫信號(hào)又是如何對(duì)葉綠體這一低溫敏感的細(xì)胞器進(jìn)行調(diào)控的？這些都是我們需要關(guān)注的問(wèn)題。圖1-3低溫脅迫響應(yīng)機(jī)制（Pengetal.,2015）Fig.1-3Theresponsemechanismofchillingstress（Pengetal.,2015）1.2高溫脅迫高溫脅迫一直以來(lái)都是限制作物生長(zhǎng)、影響作物產(chǎn)量的另一種常見(jiàn)的非生物脅迫。


本文編號(hào)：3355025