【摘 要】
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番茄(Solanum lycopersicum)作为现代研究中重要的模式植物以及重要的蔬菜作物,其产量和品质是人们关注的重点,而番茄的产量和品质与蔗糖代谢有着密不可分的关系。TOR作为一种信号分子,通过对多种信号的响应,调节植物的许多生理过程,从而调节植物的生长发育,是植物生长和代谢中的重要因子。但是TOR信号对番茄蔗糖代谢的调控还缺乏系统的研究,因此本研究首先通过外施TOR抑制剂AZD8055和
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番茄(Solanum lycopersicum)作为现代研究中重要的模式植物以及重要的蔬菜作物,其产量和品质是人们关注的重点,而番茄的产量和品质与蔗糖代谢有着密不可分的关系。TOR作为一种信号分子,通过对多种信号的响应,调节植物的许多生理过程,从而调节植物的生长发育,是植物生长和代谢中的重要因子。但是TOR信号对番茄蔗糖代谢的调控还缺乏系统的研究,因此本研究首先通过外施TOR抑制剂AZD8055和激活剂MHY1485确定TOR信号在番茄幼苗生长发育中的作用。然后通过外施TOR抑制剂AZD8055和激活剂MHY1485探究TOR信号对番茄蔗糖代谢的调控作用,最后构建了Sl TOR沉默株系进一步研究TOR信号对番茄蔗糖代谢的调控。本研究为进一步明确番茄蔗糖代谢的机制提供理论基础。主要研究结果如下:(1)对番茄种子外施TOR抑制剂AZD8055和激活剂MHY1485,测定种子的发芽率、转绿率、下胚轴长、鲜重、根长、叶面积等生长指标,结果表明AZD8055抑制了番茄种子的发芽、转绿、鲜重、根长和下胚轴长,叶面积减小;MHY1485促进了番茄种子的发芽、转绿和根长生长,促进了叶面积扩大,说明TOR信号能促进番茄种子的萌发和幼苗的生长发育。(2)对两叶一心期的番茄幼苗外施AZD8055和MHY1485,测定了光合色素含量、光合作用相关参数及荧光参数,结果表明TOR抑制剂AZD8055处理后番茄叶片的光合色素含量降低,激活剂MHY1485处理后则升高。TOR抑制剂AZD8055处理后番茄叶片的光合作用被抑制,激活剂MHY1485处理促进了番茄叶片的光合作用。无论是抑制剂AZD8055还是激活剂MHY1485处理对番茄叶片的荧光参数都没有显著影响。另外发现光合作用的变化主要由气孔因素导致。进一步测定了番茄叶片淀粉含量、可溶性糖含量、蔗糖代谢相关酶的活性、蔗糖代谢相关酶基因的表达情况及Sl TOR的表达情况,结果表明TOR抑制剂处理后番茄叶片中蔗糖和淀粉含量下降,葡萄糖和果糖的含量升高,番茄叶片中蔗糖磷酸合成酶和中性转化酶的活性降低,蔗糖合成酶和酸性转化酶的活性升高,Sl SPS、Sl SS、Sl TIV1、Sl TOR的表达量均下降;TOR激活剂处理后番茄叶片淀粉和蔗糖含量升高,葡萄糖和果糖含量下降,提高了番茄叶片中蔗糖磷酸合成酶和中性转化酶活性,同时TOR激活剂使蔗糖合成酶和酸性转化酶活性降低,Sl SPS、Sl SS、Sl TIV1、Sl TOR的表达量均升高。说明TOR信号在番茄的蔗糖代谢中起作用。(3)通过沉默Sl TOR进一步验证TOR信号对番茄蔗糖代谢的调控作用。将番茄Sl TOR基因沉默,获得Sl TOR沉默株系,测定叶片光合色素含量、光合作用相关参数及荧光参数,结果表明沉默植株中番茄叶片的光合色素含量较野生型显著降低,沉默株系叶片中光合作用相关的参数也被抑制,而荧光参数没有显著变化。同样也测定了可溶性糖含量、淀粉含量、蔗糖代谢相关酶的活性及蔗糖代谢相关酶基因的表达情况,结果表明沉默株系中叶片蔗糖含量和淀粉含量下降,葡萄糖和果糖的含量升高,番茄叶片中蔗糖磷酸合成酶和中性转化酶的活性降低,蔗糖合成酶和酸性转化酶的活性升高,Sl SPS、Sl SS、Sl TIV1的表达量均下降,说明TOR信号会通过调控蔗糖代谢的相关基因表达及酶活性调控番茄的蔗糖代谢。
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