番茄作为非冷驯化作物,在整个生命周期都可能受到低温伤害。有研究表明,芽期或苗期的低温伤害可能会影响番茄后期的花芽分化,甚至可能增加畸形果率,因此,提高番茄的耐寒性显得极为重要。来源于秘鲁安第斯山山脉的番茄野生种多毛番茄（S.habrochaites）和类番茄茄（S.lyccpersicoide）,因长期生存于高海拔地区,具有超凡的耐低温性,并且可以与栽培番茄有性杂交,是番茄耐低温遗传改良难得的种质资源。为充分挖掘两个野生材料中耐寒相关资源,本课题以多毛番茄LA1777渐渗系和类番茄茄LA2951渐渗系两个ILs群体及各自亲本为材料,分别对发芽期和苗期植株耐低温性进行了评价。从耐低温芯片分析结果中,挑选并克隆了SPK38基因,它属于丝/苏氨酸蛋白激酶,对其进行了功能分析,以了解它在非生物逆境下的作用。主要研究结果如下:1.分别对多毛番茄LA1777ILs和类番茄茄LA2951ILs两个渐渗系群体进行芽期和苗期两个时期的低温筛选。共筛选出29个芽期耐低温ILs,包含番茄的第1、2、3、4、5、6、7、8和11染色体片段;筛选出37个苗期耐低温ILs,它们在低温下的表现都优于各自的轮回亲本LA4024和LA0490,包含番茄的第1、3、4、5、7、8和12染色体片段。结合两个渐渗系的GI值和CII值,最终确定出9个耐寒QTL区段,苗期和芽期都耐低温的区段主要在第1、4、5;推断在这些区段有控制苗期、芽期或同时控制番茄芽期和苗期耐寒的QTL位点。2.筛选在亲本LA4024和LA1777之间有差异,而ILs和LA1777没有差异的多态性的标记,鉴定出LA1777ILs中苗期耐低温的LA3914、LA3976、LA3933和LA3936为真。3.SPK38在抗寒材料LA1777、LA3969中的表达量比冷敏感材料LA4024低。其ORF全长1584 bp,编码528个氨基酸,属于丝/苏氨酸蛋白激酶家族。分析SPK38启动子序列中的顺式作用元件可知该基因参与光信号传导,并对ABA、乙烯、高温、低温、干旱等逆境响应。4.组织表达谱分析表明SPK38基因在多毛番茄LA1777中的表达具有组织特异性,在叶片中的表达量最高,该基因可能在光信号传导过程中起作用。诱导表达谱分析表明SPK38对低温和干旱响应明显,其次是盐胁迫,而对ABA和PEG响应不明显。5.构建了SPK38的超量及干涉表达载体,通过遗传转化将载体转入栽培番茄A57中,成功获得阳性的超量表达和干涉表达株系。6.将2个干涉和2个超量表达的T2代纯合转基因株系及对照A57的种子在模拟高盐、氧化和渗透等胁迫的1/2MS培养基上进行生长实验。两周后,干涉表达系对逆境表现出一定的抗性,而超量表达株系对逆境胁迫更敏感。结果表明,干涉表达SPK38降低了高盐、氧化和渗透胁迫对幼苗生长发育的抑制作用,提高了番茄幼苗对相应胁迫的抗性。7.分别对6周大转基因植株进行低温、干旱、高盐和氧化等多种非生物胁迫,植株表型和生理指标一致表明,干涉表达株系表现出抗逆性,超量表达株系表现出对逆境敏感性,进一步说明SPK38是一个负调控番茄非生物逆境应答的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。