番茄SlPYL-SlPP2C-SlSnRK2基因家族對(duì)ABA和滲透脅迫的響應(yīng)及SlSnRK2s基因的功能研究.pdf

1、番茄（Solanum lycopersicum）是典型的呼吸躍變型果實(shí)，不僅是用來(lái)研究果實(shí)發(fā)育與成熟調(diào)控機(jī)制的模式植物，也是研究植株對(duì)外界壓力響應(yīng)的理想材料。脫落酸（Abscisic acid，ABA）是一種重要的植物激素，不僅參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的多個(gè)階段，比如種子休眠、果實(shí)成熟、葉片衰老等，還參與植物的干旱、鹽、病害、高低溫等脅迫反應(yīng),因此也被稱(chēng)為“脅迫激素”。
　　本研究從番茄中分離了9個(gè)ABA受體基因（SlPYL）、6個(gè)ABA

2、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)負(fù)調(diào)控因子（SlPP2C）和7個(gè)正調(diào)控因子（SlSnRK2），篩選出對(duì)ABA和滲透脅迫敏感的基因?？寺×薙lSnRK2Ⅲ亞類(lèi)基因，SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3，研究了其在番茄組織中的表達(dá)模式和亞細(xì)胞定位。構(gòu)建了 SlSnRK2.1、SlSnRK2.2、SlSnRK2.3超表達(dá)載體，獲得SlSnRK2.1和SlSnRK2.2轉(zhuǎn)基因植株，分析了轉(zhuǎn)基因植株在干旱、高鹽脅迫下的響應(yīng)，研究結(jié)果對(duì)揭示 SlSn

3、RK2基因在滲透脅迫下的功能有重要意義。構(gòu)建了 SlSnRK2.1/2.2/2.3 RNAi干擾載體，推測(cè) SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3可能與ABA和乙烯信號(hào)交叉互作有關(guān)，主要的結(jié)果如下：
　　①?gòu)姆阎蟹蛛x出了9個(gè)SlPYL基因、6個(gè)SlPP2C基因，7個(gè)SlSnRK2基因，預(yù)測(cè)SlPYL編碼的氨基酸有123-218個(gè)，SlPP2C有397-544個(gè)，SlSnRK2有140-362個(gè)。進(jìn)化分析SlP

4、YLs和SlSnRK2s基因家族可以分為三個(gè)亞家族或者三個(gè)亞類(lèi)。在SlPYL基因家族中 SlPYL4, SlPYL7, SlPYL8和 SlPYL9屬于亞家族Ⅰ，SlPYL5, SlPYL6和 SlPYL10屬于亞家族Ⅱ，剩下的屬于亞家族Ⅲ。在 SlSnRK2中，第一亞類(lèi)包括了 SlSnRK2.5, SlSnRK2.7，第二亞類(lèi)包括 SlSnRK2.4，第三亞類(lèi)包括SlSnRK2.1,SlSnRK2.2,SlSnRK2.3和SlSnRK

5、2.6。SlPP2Cs基因都屬于PP2CA類(lèi)亞家族。
　?、谠趯?duì)ABA的響應(yīng)中，SlPYL基因的總體表達(dá)受到不同程度的抑制，SlPYL10影響最大；在A型SlPP2C亞家族中，ABA誘導(dǎo)表達(dá)了3個(gè)基因：SlABI2-1、SlABI2-2和SlPP2CA2，SlPP2CA1被抑制；SlSnRK2家族中，除了SlSnRK2.1和SlSnRK2.7其余基因都有響應(yīng)，參與了ABA應(yīng)答調(diào)控。
　?、墼邴}脅迫時(shí)，除了SlPYL1和SlP

6、YL7影響不明顯，其它基因都有不同程度的上調(diào)或下調(diào)表達(dá)，參與了鹽脅迫的響應(yīng)；A型PP2C家族中，除了SlPP2CA2基因在72h時(shí)有小幅度的上調(diào)表達(dá)，幾乎所有的SlPP2C基因都被鹽脅迫所抑制，變化最顯著的是SlHAB和SlPP2CA1；SlSnRK2家族的7個(gè)成員在鹽脅迫下基因表達(dá)發(fā)生了顯著變化。
　?、芨珊得{迫時(shí)，除了 SlPYL2和 SlPYL10這兩個(gè)基因表達(dá)量并無(wú)顯著變化，其余7個(gè)SlPYL基因均參與了干旱脅迫后番茄植株

7、的響應(yīng)；所有的SlPP2C基因都有不同程度的上調(diào)表達(dá)，尤其以 SlABA2-2基因上升幅度最大；SlSnRK2.1、SlSnRK2.3、SlSnRK2.5和SlSnRK2.6的表達(dá)水平均提高，參與了干旱脅迫應(yīng)答。
　?、菘寺×薙lSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3，生物信息學(xué)表明SlSnRK2.1編碼362個(gè)氨基酸，SlSnRK2.2編碼339個(gè)氨基酸，SlSnRK2.3編碼352個(gè)氨基酸。含有磷酸化位點(diǎn)，屬于

8、SlSnRK2Ⅲ亞類(lèi)。啟動(dòng)子預(yù)測(cè)分析表明含有ABA響應(yīng)元件和與脅迫相關(guān)的順式作用元件，可能與ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和脅迫反應(yīng)應(yīng)答通路有關(guān)。
　?、薇磉_(dá)模式分析表明，SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3在各個(gè)組織中都有表達(dá)，參與植株生長(zhǎng)發(fā)育的整個(gè)過(guò)程。成功構(gòu)建了GFP融合表達(dá)載體，表明SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，為與轉(zhuǎn)錄因子相互作用創(chuàng)造了條件。
　?、叱晒?gòu)建

9、了SlSnRK2.1、SlSnRK2.2和SlSnRK2.3超表達(dá)載體，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化番茄得到SlSnRK2.1和SlSnRK2.2超表達(dá)植株。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因種子的萌發(fā)率降低，植株對(duì)滲透脅迫敏感性增強(qiáng)，抗性降低，表明SlSnRK2.1和SlSnRK2.2在植物抗逆中起到負(fù)調(diào)控的作用。
　?、喑晒?gòu)建了SlSnRK2.1/2.2/2.3 RNAi干擾載體，得到轉(zhuǎn)基因番茄植株。觀察發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株有早衰（葉片衰老、花萎凋）及分支增