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油菜素内酯(BR)是植物生长所必需的甾醇类激素,在植物的生长发育、病虫害抗性及环境适应性等方面发挥着重要的作用。BR由其受体BRI1到下游核心转录因子BES1的信号通路目前已基本阐明,BR信号通过BES1/BZR1调控数千个下游基因的表达从而影响细胞进程、代谢进程及发育进程。相关研究内容大多集中在拟南芥中,而在重要果实模式作物番茄中,BES1转录因子的功能仍有待探索。本论文对番茄BES1基因家族进行了全面的鉴定和分析,包括其生物学信息、蛋白质特性、组织表达模式以及对植物激素和胁迫的响应。同时筛选了一个对番茄生长发育具有潜在重要功能的成员SlBES1.8,对其展开了深入的功能研究及作用机制解析。主要获得了以下结果:1.通过在番茄基因组中搜索BES1-type结构域,鉴定出番茄共有9个BES1家族基因,根据在基因组上的位置将其命名为SlBES1.1~SlBES1.9。分析SlBES1家族基因的BES1-type结构域发现,其N端相对保守,而C端保守性不高。通过构建进化树及共线性分析,发现SlBES1基因家族可能在植物的进化过程中发挥重要作用。基因结构及氨基酸保守基序分析表明,进化关系较近的SlBES1基因拥有更相近的基因结构及保守基序。顺式作用元件分析表明,SlBES1基因启动子上含有多个与植物生长发育、激素响应和胁迫响应相关的元件。将SlBES1-GFP融合蛋白在烟草叶片中瞬时表达发现,SlBES1.2、SlBES1.3、SlBES1.4、SlBES1.5、SlBES1.6、SlBES1.8和SlBES1.9都同时定位于细胞质和细胞核,而SlBES1.1和SlBES1.7可能定位于内质网。通过GAL4响应报告系统,检测出SlBES1.3、SlBES1.4、SlBES1.5、SlBES1.6和SlBES1.9具有转录激活活性,SlBES1.2和SlBES1.8具有转录抑制活性,而SlBES1.1和SlBES1.7不具备转录调控能力。通过分析SlBES1基因的组织表达模式,发现除了SlBES1.8特异性地在花器官中表达外,其他SlBES1基因在各个组织器官中都有一定量的表达并且表现出一定的表达特征。植物激素响应分析表明,所有SlBES1基因都至少对一种植物激素有响应,而不同激素处理下SlBES1基因呈现多样化的表达。胁迫响应分析表明,SlBES1基因的表达受多种胁迫的影响,且主要呈现下调表达的趋势。2.进一步通过qRT-PCR和GUS染色分析SlBES1.8的表达部位,发现其特异地在茎尖分生组织和花器官中表达。同时通过免疫印迹分析发现,SlBES1.8同样受到磷酸化作用的调控,且表油菜素内酯(EBL)处理能显著促进磷酸化的SlBES1.8转化为非磷酸化状态,说明SlBES1.8可以参与BR信号传递。通过创制番茄SlBES1.8过表达和敲除植株,发现SlBES1.8可以影响番茄茎尖分生组织大小、花器官数量和果实形状,且这一功能不受BR合成缺失的影响。作用机制解析发现,SlBES1.8不直接调控CLV-WUS信号相关基因的表达,但能与SlWUS蛋白相互作用。进一步研究发现,SlBES1.8的BES1-type结构域与PEST结构域之间的氨基酸序列以及SlWUS的二聚结构域和EAR基序是SlBES1.8和SlWUS发生蛋白相互作用的关键区域。凝胶迁移率试验(EMSA)分析表明,SlWUS能结合CLV3启动子的不同部位,且该结合受到SlBES1.8的抑制。同时,SlBES1.8也能抑制SlWUS的转录调控能力。通过转录组测序分析,发现SlBES1.8影响了多个与茎尖分生组织成熟与发育终止相关基因的表达。进一步通过EMSA筛选鉴定了其中的SlWUS潜在靶基因,并发现SlBES1.8能抑制SlWUS对这些潜在靶基因启动子的结合能力。因此,SlBES1.8通过作为SlWUS的共调控因子而影响番茄茎尖分生组织的发育。3.SlBES1.8影响了番茄叶片的形态发生,即过表达SlBES1.8对番茄叶片发育产生了与外源赤霉素(GA)处理相似的影响。同时,过表达SlBES1.8使番茄植株对外源GA处理不敏感而对GA合成抑制剂多效唑(PAC)处理过敏感。通过检测内源GA含量,发现过表达SlBES1.8增加了番茄叶片内源活性GA的含量,进而促进了SlDELLA蛋白的降解。转录组测序分析表明,SlBES1.8和GA调控了一系列共同的下游基因,且它们的表达量变化多数都呈相同的趋势。进一步研究发现,SlBES1.8直接结合Sl GA2ox2、Sl GA2ox6和Sl GID1b-1的启动子并抑制其转录活性。同时SlBES1.8可与SlDELLA蛋白互作,且SlBES1.8的PEST结构域和SlDELLA的DELLA基序在二者的蛋白互作中起关键作用。此外,SlDELLA与SlBES1.8的蛋白互作抑制了SlBES1.8的DNA结合能力和转录调控活性。因此,SlBES1.8是通过介导GA失活和信号而影响番茄叶片的形态发生。综上所述,本论文对番茄BES1基因家族进行了系统的分析,研究结果为BES1基因的功能研究提供了重要的线索。同时本论文还深入研究了SlBES1.8的功能,明确了其在番茄茎尖分生组织发育和叶片形态发生过程中的重要作用,并深入解析了其发挥功能的分子机制。研究结果为阐明BES1介导的植物生长发育调控网络奠定了理论基础,同时也为分子设计育种提供了重要基因资源。