番茄GRAS轉(zhuǎn)錄因子家族的鑒定及SlGRAS24基因的功能研究.pdf

1、GRAS蛋白是一類植物特有的轉(zhuǎn)錄因子，廣泛參與了植株發(fā)育、分生組織維持、根輻射形態(tài)建成、光信號轉(zhuǎn)導、植物激素信號轉(zhuǎn)導和脅迫響應等生理過程。目前，對該基因家族成員的鑒定工作已相繼在擬南芥、水稻、楊樹、大白菜、松樹、果梅和葡萄等幾個物種完成。然而大部分 GRAS蛋白的功能尚未闡明。基于此，本論文主要利用重要果實模式作物番茄為材料，全面鑒定和分析了該物種 GRAS家族成員并對其中一個受小RNA(miR171)調(diào)控的基因SlGRAS24的功能進

2、行了深入研究，主要完成了以下幾方面的工作：
　?、僭诜阎泄茶b定出53個GRAS基因家族成員，其中19個已經(jīng)在NCBI中存在命名信息（SlLS），另34個成員根據(jù)其基因序列在番茄染色體的位置信息分別命名為 SlGRAS18-SlGRAS51；多序列比對顯示大多數(shù)SlGRAS蛋白C端具有典型的GRAS結構域。通過和擬南芥、水稻、楊樹、梅中 GRAS成員一起的系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明該家族一共分為13個亞家族；5’-RACE實驗表明其中兩個

3、成員為miR171的靶基因：即SlGRAS24和SlGRAS40；運用qRT-PCR技術，分析了各成員在番茄中各組織器官中組織表達模式，同時分析了各成員在各激素處理和非生物脅迫條件下的響應情況；
　?、赟lGRAS24超表達轉(zhuǎn)基因番茄植株表現(xiàn)出植株矮化，葉片變小，開花延遲，腋芽異位，根抑制，座果率降低等多重表型；qRT-PCR和SlGRAS24啟動子GUS融合表達轉(zhuǎn)基因番茄(pSlGRAS24::GUS)的組織化學染色分析結果均顯

4、示出SlGRAS24在番茄營養(yǎng)器官和生殖器官中的特異性表達；
　　③啟動子序列分析顯示SlGRAS24啟動子區(qū)含有赤霉素和生長素響應原件，外源 GA3或 IAA處理野生型番茄和 pSlGRAS24::GUS轉(zhuǎn)基因番茄幼苗均表明SlGRAS24的明顯響應；SlGRAS24超表達幼苗中大多數(shù)赤霉素和生長素相關基因均下調(diào)，且這些基因?qū)A3或IAA的響應情況具有不同程度的改變；HPLC-MS/MS結果表明SlGRAS24超表達番茄籽苗中

5、內(nèi)源GA3和IAA呈顯著增加；激素敏感性實驗進一步表明SlGRAS24同時參與了赤霉素和生長素信號路徑；
　?、芑ǚ刍ソ粚嶒灐CC花粉染色實驗和花器官組織學切片分析表明SlGRAS24超表達植株中果實座果率低，果實和種子發(fā)育被抑制主要是由于SlGRAS24超表達造成花粉發(fā)育異常所引起；同時對野生型和轉(zhuǎn)基因盛花RNA-seq測序分析發(fā)現(xiàn)數(shù)個花粉發(fā)育、激素信號轉(zhuǎn)導相關基因和轉(zhuǎn)錄因子的表達變化；對果實初期發(fā)育不同時間果皮切片觀察和相關

6、基因的定量分析表明，SlGRAS24超表達植株果實細胞的分裂和伸長均受到抑制。
　　綜上，該論文首次全面分析了重要果實作物番茄中GRAS轉(zhuǎn)錄因子家族成員及其表達情況，這為我們深入了解GRAS家族基因的進化特征，鑒定GRAS家族基因的生理功能具有重要意義，也為以后利用基因工程手段改良番茄或者其他茄科作物的農(nóng)業(yè)性狀提供了基因資源。此外，通過轉(zhuǎn)基因株系的表型觀察和分析，發(fā)現(xiàn)該家族成員 SlGRAS24參與了生長素-赤霉素兩種植物激素的互