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花青素是类黄酮途径的产物之一,近年来受到越来越多的关注。花青素的积累受一系列环境和发育信号的诱导。花青素是一种抗氧化物质和光保护屏障,同时它在光保护、抗逆、授粉以及种子传播等许多生理过程中都发挥着重要的作用。另外,人类膳食中的花青素对健康也十分有益。花青素合成的调控主要发生在转录水平。花青素合成相关的结构基因受转录复合体激活,这些复合体由R2R3-MYB转录因子、bHLH转录因子和WD重复蛋白组成。SlAN2编码一个R2R3-MYB转录因子,调控番茄花青素的合成。植物遭受非生物胁迫时,体内代谢失衡会导致活性氧(ROS)大量积累。当胁迫加剧时,过量积累的ROS会对植物造成一系列的损伤。幸运的是,植物进化出了许多适应机制来对抗ROS的伤害,这些机制包括酶促和非酶促抗氧化防御体系。类胡萝卜素,抗坏血酸,谷胱甘肽以及类黄酮等都属于非酶促的抗氧化物质,它们可以清除ROS从而保护植物免受损害。花青素就是一种抗氧化物质,它的抗氧化性能主要归功于糖基上的羟基。番茄是研究果实成熟的模式植物,然而SlAN2与果实成熟的关系还不清楚。本研究从番茄中克隆得到SlAN2基因,并对该基因的表达和功能进行分析,主要结果如下:(1)分离得到SlAN2基因,包含一个828个碱基的开放阅读框,能编码275个氨基酸。(2)将SlAN2-GFP融合蛋白在洋葱表皮中瞬时表达,观察到该融合蛋白定位在细胞核中。(3)实时定量PCR(qRT-PCR)表明SlAN2的转录水平在茎中最高,在叶、花和根中水平适中,在果实中最低。SlAN2的表达水平受低温以及甲基紫晶(MV)的诱导上调。(4)构建正、反义表达载体,利用农杆菌进行番茄和烟草的遗传转化,获得正、反义转基因番茄植株和正义转基因烟草植株。对有卡那抗性的转基因番茄和烟草植株进行qRT-PCR检测,结果证明成功地获得了正、反义转基因番茄植株和正义转基因烟草植株。正义转基因番茄叶片的花青素含量升高,为野生型番茄的2.2-3.2倍,过表达SlAN2的烟草叶片花青素含量升高了100-284倍。(5)与野生型烟草相比,转基因烟草通过维持更高的叶绿素含量,净光合速率和光系统II的最大光化学效率来抵御低温胁迫。另外,在遭受低温胁迫时,转基因烟草的离子渗透更少,ROS水平更低,非酶促抗氧化性能更高。转基因烟草对由MV诱发的氧化胁迫的抗性也更强。与野生型烟草相比,转基因烟草在遭受氧化胁迫时,叶绿素含量降低的更少,离子渗透更少,能维持更高的光系统II的最大光化学效率。这些结果表明,SlAN2在烟草中的过量表达,使得转基因烟草中花青素大量积累,增强了转基因烟草对低温和氧化胁迫的抗性。(6)与野生型番茄相比,转基因番茄在抵御高温胁迫时,能够维持更高的鲜重、净光合速率和光系统II的最大光化学效率。另外,与野生型番茄相比,转基因番茄在遭受高温胁迫时,有更强的非酶促抗氧化性能,能维持更低的ROS水平和更高的PSII反应中心D1蛋白含量。这些结果说明,SlAN2在抵御高温胁迫时发挥着重要作用。(7)过表达SlAN2的番茄果实成熟后呈橙色,有软化快,乙烯释放量多等特点。SlAN2的过量表达,通过对类胡萝卜素合成相关基因的影响使类胡萝卜素积累减少;通过上调乙烯合成基因的表达,使乙烯释放量增加;通过降低果实硬度,使果实软化提前。另外在转基因番茄果实中,一个重要的果实成熟相关的基因,SlRIN被上调表达。以上结果说明SlAN2是一个重要的番茄果实成熟调控因子。