SlMYB41基因的克隆及其在番茄低温胁迫响应中的功能分析
温度是影响作物生长、发育及产量的重要环境因素之一。番茄、黄瓜、玉米等一些起源于热带或亚热带的作物对低温胁迫极其敏感。在我国北方设施蔬菜栽培和保护地生产中经常发生低温危害，使作物的生长发育遭受破坏，导致产量和品质的下降。为了应对低温胁迫，植物进化出了许多适应性的生理和生化机制。近年来，随着研究的不断深入，关于植物响应低温胁迫的机理取得了很大的进展。ICE-CBF-COR信号通路被认为在植物低温胁迫应答中发挥重要作用，多种转录因子参与其中并起关键调控作用。MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一，在植物生长发育的各个阶段均起调控作用，并且也参与了植物对环境胁迫的响应过程。我们从实验室前期的低温转录组中发现SlMYB41基因受低温诱导明显，且尚未见其在低温胁迫下作用机制的研究报道。因此，本研究拟探讨SlMYB41转录因子在番茄低温响应中的功能及作用机制，旨在为培育抗低温的番茄新品种提供基因资源。 本研究克隆了一个番茄MYB转录因子（SlMYB41），并转化番茄，获得过表达和RNAi株系，探讨了低温胁迫下SlMYB41的功能。主要研究结果如下： （1）从番茄叶片中分离得到SlMYB41（Solyc07g054840），该基因全长1244bp，包含CDS序列1002bp，23bp的3′-UTR，编码333个氨基酸，位于番茄基因组的第7条染色体上。SlMYB41蛋白分子量为38.07kDa，等电点为5.71，有两个保守的MYB结构域，分别位于N端的第14至61个氨基酸以及第67至111个氨基酸。 （2）将SlMYB41-GFP的融合蛋白注入烟草叶片中，使其瞬时表达，利用激光共聚焦显微镜观察发现SlMYB41蛋白定位于细胞核中。 （3）qRT-PCR实验发现，SlMYB41在番茄的叶、茎、根、花和果实中均有表达，在花中表达量最高。此外，SlMYB41不仅受到低温的诱导表达，还受到高温和NaCl的诱导表达。 （4）构建了SlMYB41的过表达和RNAi沉默载体，利用农杆菌介导的叶盘法转化番茄，得到过表达和RNAi沉默番茄转基因株系，通过PCR和qRT-PCR鉴定和筛选转基因株系，成功获得了SlMYB41的过表达转基因株系和RNAi转基因株系。 （5）在低温胁迫下，相较于野生型，过表达株系对低温更加敏感，而RNAi沉默株系则具有更强的低温抗性。主要体现在：与野生型相比，过表达株系细胞膜的受损伤程度更重，过氧化氢积累量更高，抗氧化相关酶APX、CAT活性更低，而RNAi株系则相反。这些结果表明，SlMYB41是番茄低温抗性的负调控因子。 （6）qRT-PCR实验结果显示，低温处理后，转基因株系与野生型株系中CBF信号通路中的相关基因表达量无显著差异，这表明SlMYB41可能通过不依赖CBF的信号途径参于番茄低温抗性的调控。随后，对番茄过表达株系和野生型株系进行低温处理转录组测序，我们发现SlGRF1、SlPPO、SlACO-like、SlACO和SlEIL3可能是SlMYB41潜在的下游靶基因。
番茄;SlMYB41基因;低温胁迫;基因表达;转录组测序
山东农业大学
硕士
植物学
马娜娜;孟庆伟
2020
中文
S641.2
2020-10-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）