论文部分内容阅读
番茄(Solanum lycopersicum)作为生物学的模式植物,是世界性的重要蔬菜,在我国的蔬菜产业中占据了重要的地位。本研究从番茄植株抗逆和果实抗软化两个方面进行了研究,并取得进展。番茄抗逆研究方面,一直以来都是番茄研究中的重要领域。热激蛋白Hsp70在番茄对高温的抵御过程中发挥了重要的作用。本研究通过酵母双杂交调取番茄中热激蛋白70(Hsc70.1)的互作蛋白Lrg B,通过转基因验证,鉴定了编码Lrg B蛋白基因在番茄抗热性、叶绿体发育、以及碳同化物分配等方面的功能。主要结果如下:1.通过酵母双杂交,我们得到了一个与Hsc70.1互作的基因,Lrg B蛋白(Sl Lrg B)。番茄中仅有1个Lrg B的同源基因,即Sl Lrg B。Lrg B基因参与了细胞程序性死亡的调控,在热胁迫条件下野生型番茄中该基因的表达量受到显著的抑制,因而我们推测Sl Lrg B基因,可能通过Hsc70.1参与了番茄的热胁迫途径。对转基因材料抗热性进行了一系列生理检测,发现转基因干涉材料相较对照,表现出了更好的抗热性。这也是Lrg B基因首次在植物中发现参与到了非生物逆境胁迫途径。2.通过亚细胞定位以及组织表达分析,确定Sl Lrg B是一个叶绿体蛋白,只在绿色组织中有表达。转基因植株相较于对照,均表现出了黄化的表型。其中超表达植株叶片黄化很明显且在子叶期就表现出黄化表型,干涉植株叶片呈浅绿色,在子叶期相较对照材料没有明显区别。转基因植株中无论是叶绿素还是类胡萝卜素的含量都有所下降,且最大光合效率也显著下降。受光合作用的影响,转基因植株的果重及株高都受到了抑制。并且我们发现超表达植株中的绿熟期果实果皮颜色明显发白,说明该基因同样会影响到果实中的叶绿素含量。3.通过透射电镜对植物叶片组织细胞及叶绿体的观察,我们发现,在转基因植株中,细胞内叶绿体数量减少,叶绿体内部的类囊体结构排列稀疏,在超表达植株中细胞数量也明显减少。通过对转基因材料中细胞程序性死亡相关基因的检测,我们发现在超量和干涉材料中,这些基因的表达都受到了一定程度的调控,且模式相反。除此之外,我们发现RNAi干涉植株叶绿体中的淀粉含量明显多于对照,蔗糖含量相较对照则减少,而超量植株与此正好相反。说明该基因可能影响了叶绿体的发育,参与调控PCD过程以及碳同化物的分配。4.通过检测Hsc70.1,TPT和14-3-3(TFT1)的表达量,我们认为干涉植株中碳同化物的分配异常可能是由于TPT表达量的改变导致,而Hsc70.1表达量的变化则参与调控了植株的抗热性以及PCD。利用病毒介导的基因沉默(VIGS)技术沉默掉了番茄中的Hsc70.1基因,我们发现沉默后的番茄植株表现出了明显的生长迟缓,且部分叶片黄化。说明,Hsc70.1很有可能与Sl Lrg B共同作用在叶绿体中来发挥功能。番茄果实的软化研究方面,番茄作为一种典型的呼吸跃变型植物,在果实的整个成熟过程中,呼吸增强、硬度降低、营养组分增加。因此,鉴定出番茄硬度相关基因具有重要的意义。本研究中,对一年两试验点的269份自然群体重测序材料的红熟期果实硬度的表型进行了鉴定,通过GWAS关联到第4条染色体上一个乙烯受体基因(EIN4-like蛋白),通过对软果、硬果极端材料的基因序列进行比对,发现在两种极端材料中有一个核苷酸A→G的变化,直接导致了氨基酸Lys→Glu的变异,从进化角度分析,认为该基因型的不同是导致番茄果实硬度变化的原因之一。