碱胁迫相关番茄转录因子的克隆与功能分析
盐碱胁迫作为主要的非生物胁迫，严重影响作物的生长发育过程，进而影响作物的产量与品质。碱胁迫与盐胁迫相比，分子机制更加复杂。在碱胁迫条件下，植物前期反应与盐胁迫相似，所涉及基因表达调控网络较盐胁迫更加快速和复杂。番茄作为重要的经济作物和模式作物，对研究植物响应碱胁迫的分子机制具有重要意义。我们的前期工作对碱胁迫处理后的拟南芥根尖进行了转录组测序，挖掘受碱胁迫显著诱导的转录因子，构建番茄中过表达和其突变体转基因植物，深入探讨番茄耐碱胁迫的分子机制，具体结果如下： （1）通过对拟南芥Col-0根尖的细胞学观察，发现碱胁迫抑制分生区的细胞分裂活性，抑制分生区和伸长区的大小进而抑制根的生长。 （2）碱胁迫促进拟南芥根尖生长素报告基因DR5:GUS的表达及番茄中根尖生长素合成相关基因的表达，说明碱胁迫可能通过调控根尖生长素的合成，进而影响根系生长。 （3）碱胁迫处理后拟南芥根尖中DAB和NBT染色增强，番茄中ROS相关基因受碱胁迫显著影响，说明碱胁迫促进ROS在根尖的积累。 （4）碱胁迫促进拟南芥根尖细胞死亡，诱导番茄中DNA损伤修复相关基因的表达，说明碱胁迫可以引起DNA损伤与修复。 （5）对碱胁迫处理后的拟南芥根尖进行转录组分析。鉴定到13539个差异表达基因，其中上调基因有6634个，下调基因有6093个。对各个时间点差异表达基因的分析表明，碱胁迫处理48h时差异表达基因多达8539个，所有时间点均受显著调控的基因有118个。通过对差异表达基因的GO分析发现植物体内盐胁迫信号通路、ABA信号通路、离子胁迫通路、渗透胁迫通路、激素合成通路、氧化还原等通路参与了碱胁迫的响应过程，说明根系对碱胁迫的响应是一个复杂的过程。 （6）转录组分析表明，有1012个转录因子受碱胁迫调控。其中MYB、bHLH、NAC、ERF以及WRKY转录因子家族占大部分。选取受碱胁迫显著调控的28个转录因子，并对番茄同源基因进行qRT-PCR验证。碱胁迫条件下，28个番茄中转录因子也受到了显著的调控，说明其在番茄响应碱胁迫过程中可能起重要的作用。 （7）为深入探索上述番茄转录因子在碱胁迫响应过程中的作用，构建了28个番茄转录因子的过表达载体及基因组编辑（CRISPR/Cas9）相关载体，用农杆菌转化法获得过表达或突变体植株。目前，已有2个过表达载体获得T0代植株，1个（CRISPR/Cas9）载体获得T0代植株。
番茄;碱胁迫;转录因子;基因克隆;基因功能
山东农业大学
硕士
种子科学与技术
李传友
2020
中文
S641.2;S603.2
2020-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）