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番茄(Solanum lycopersicum)是典型的呼吸跃变型果实,不仅是用来研究果实发育与成熟调控机制的模式植物,也是研究植株对外界压力响应的理想材料。脱落酸(Abscisic acid,ABA)是一种重要的植物激素,不仅参与植物生长发育的多个阶段,比如种子休眠、果实成熟、叶片衰老等,还参与植物的干旱、盐、病害、高低温等胁迫反应,因此也被称为“胁迫激素”。本研究从番茄中分离了9个ABA受体基因(SlPYL)、6个ABA信号转导负调控因子(SlPP2C)和7个正调控因子(SlSnRK2),筛选出对ABA和渗透胁迫敏感的基因。克隆了SlSnRK2Ⅲ亚类基因,SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3,研究了其在番茄组织中的表达模式和亚细胞定位。构建了SlSnRK2.1、SlSnRK2.2、SlSnRK2.3超表达载体,获得SlSnRK2.1和SlSnRK2.2转基因植株,分析了转基因植株在干旱、高盐胁迫下的响应,研究结果对揭示SlSnRK2基因在渗透胁迫下的功能有重要意义。构建了SlSnRK2.1/2.2/2.3RNAi干扰载体,推测SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3可能与ABA和乙烯信号交叉互作有关,主要的结果如下:①从番茄中分离出了9个SlPYL基因、6个SlPP2C基因,7个SlSnRK2基因,预测SlPYL编码的氨基酸有123-218个,SlPP2C有397-544个,SlSnRK2有140-362个。进化分析SlPYLs和SlSnRK2s基因家族可以分为三个亚家族或者三个亚类。在SlPYL基因家族中SlPYL4, SlPYL7, SlPYL8和SlPYL9属于亚家族Ⅰ,SlPYL5,SlPYL6和SlPYL10属于亚家族Ⅱ,剩下的属于亚家族Ⅲ。在SlSnRK2中,第一亚类包括了SlSnRK2.5, SlSnRK2.7,第二亚类包括SlSnRK2.4,第三亚类包括SlSnRK2.1,SlSnRK2.2,SlSnRK2.3和SlSnRK2.6。 SlPP2Cs基因都属于PP2CA类亚家族。②在对ABA的响应中,SlPYL基因的总体表达受到不同程度的抑制,SlPYL10影响最大;在A型SlPP2C亚家族中,ABA诱导表达了3个基因:SlABI2-1、SlABI2-2和SlPP2CA2,SlPP2CA1被抑制;SlSnRK2家族中,除了SlSnRK2.1和SlSnRK2.7其余基因都有响应,参与了ABA应答调控。③在盐胁迫时,除了SlPYL1和SlPYL7影响不明显,其它基因都有不同程度的上调或下调表达,参与了盐胁迫的响应;A型PP2C家族中,除了SlPP2CA2基因在72h时有小幅度的上调表达,几乎所有的SlPP2C基因都被盐胁迫所抑制,变化最显著的是SlHAB和SlPP2CA1;SlSnRK2家族的7个成员在盐胁迫下基因表达发生了显著变化。④干旱胁迫时,除了SlPYL2和SlPYL10这两个基因表达量并无显著变化,其余7个SlPYL基因均参与了干旱胁迫后番茄植株的响应;所有的SlPP2C基因都有不同程度的上调表达,尤其以SlABA2-2基因上升幅度最大;SlSnRK2.1、SlSnRK2.3、SlSnRK2.5和SlSnRK2.6的表达水平均提高,参与了干旱胁迫应答。⑤克隆了SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3,生物信息学表明SlSnRK2.1编码362个氨基酸,SlSnRK2.2编码339个氨基酸,SlSnRK2.3编码352个氨基酸。含有磷酸化位点,属于SlSnRK2Ⅲ亚类。启动子预测分析表明含有ABA响应元件和与胁迫相关的顺式作用元件,可能与ABA信号转导和胁迫反应应答通路有关。⑥表达模式分析表明,SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3在各个组织中都有表达,参与植株生长发育的整个过程。成功构建了GFP融合表达载体,表明SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3存在于细胞质和细胞核中,为与转录因子相互作用创造了条件。⑦成功构建了SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3超表达载体,通过农杆菌介导转化番茄得到SlSnRK2.1和SlSnRK2.2超表达植株。实验发现,转基因种子的萌发率降低,植株对渗透胁迫敏感性增强,抗性降低,表明SlSnRK2.1和SlSnRK2.2在植物抗逆中起到负调控的作用。⑧成功构建了SlSnRK2.1/2.2/2.3RNAi干扰载体,得到转基因番茄植株。观察发现转基因植株有早衰(叶片衰老、花萎凋)及分支增多的现象。检测了与乙烯合成相关基因,除了转基因植株中ERF2表达量低于野生型,其余三个基因(ACO4、ERF1B、ERF1)的表达量均高于野生型,初步推测SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3可能与ABA和乙烯信号通路交叉互作有关。