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RNA结合蛋白参与植物逆境响应和生长发育过程。包含YT521-B homology(YTH)结构域的RNA结合蛋白(YTH domain containing RNA binding protein;YTP)最初在小鼠中发现,与缺氧胁迫相关。相比于酵母和动物,植物中关于YTP的研究很少。第一个在植物上发现的YTP是拟南芥AtCPSF30(cleavage and polyadenylation specificity factor 30;剪切/多聚腺苷酸化特异性因子30),为植物多聚腺苷酸化复合体的一部分,参与氧化胁迫等逆境响应;初步研究也表明拟南芥YTP家族基因能够响应多种外界环境刺激。苹果(Malus domestica Borkh.)是世界上广泛种植和消费的水果之一,但其生长发育受到外界胁迫和自身生长状态的影响。研究苹果YTP对各种逆境的响应和与苹果生长发育的关系,能够为苹果抗性改良和生长发育调控等提供理论依据。本论文首先从苹果基因组中鉴定出YTP家族成员,并探究了各个成员对叶片衰老和各种逆境的响应。综合分析苹果YTP基因在不同逆境下的表达模式,挑选出MdYTP1和MdYTP2两个同源基因进行后续研究。从苹果属植物平邑甜茶(Malus hupehensis(Pamp.)Rehd.)中克隆获得基因全长,分别命名为MhYTP1和MhYTP2,并鉴定了MhYTP1和MhYTP2在非生物胁迫、生物胁迫、叶片衰老和果实发育中的功能。获得的主要结果如下:1.苹果YTP基因家族鉴定及平邑甜茶MhYTP1和MhYTP2基因克隆和功能分析。苹果(M.domestica)基因组中共包含15个能够在不同组织中表达的YTP基因。15个基因家族成员在叶片衰老过程中被诱导表达,也能够响应各种环境胁迫。挑选出YTP1和YTP2作为后续研究对象,从平邑甜茶(M.hupehensis)中克隆获得YTP1和YTP2基因全长和启动子序列。MhYTP1和MhYTP2在整个细胞中均有表达,具有RNA结合活性。MhYTP1和MhYTP2的启动子序列均包含多种与逆境响应和生长发育相关的顺式作用元件,说明MhYTP1和MhYTP2可能在胁迫响应和生长发育过程中发挥着重要作用。组织定位结果表明,MhYTP1主要在茎中表达,而MhYTP2主要在根中表达。MhYTP1和MhYTP2虽为同源基因,但它们启动子序列所含顺式作用元件及组织定位的不同,预示着MhYPT1和MhYTP2在逆境响应和生长发育中功能的不同。2.MhYTP1和MhYTP2在拟南芥及苹果中过表达能够影响植株对外源激素刺激和胁迫的响应。MhYTP1和MhYTP2响应外源脱落酸(abscisic acid;ABA)诱导,相比于野生型植株,基因过表达拟南芥和苹果GL-3植株均表现出对ABA的不敏感性。ABA信号途径在干旱胁迫响应中发挥重要作用。MhYTP1和MhYTP2也能被干旱环境诱导表达。MhYTP1或MhYTP2过表达使苹果叶片气孔密度和开张度减小,从而提高植株抗旱性。进一步深入研究了MhYTP1和MhYTP2参与干旱胁迫响应的分子机制。通过酵母单杂交和酵母双杂交等试验,筛选互作蛋白,MhRD22能够结合MhYTP1的启动子来调控其基因的表达;MhYTP2和MhSCE1相互作用共同参与ABA信号途径;结合第二章组织定位结果,MhYTP1主要在茎中表达,MhYTP2主要在根中表达,说明MhYTP1和MhYTP2通过不同的方式,在植物不同的组织部位发挥主要功能,从而参与干旱胁迫响应。除干旱胁迫外,MhYTP1和MhYTP2还参与水涝、高低温、高盐和低营养等非生物胁迫应答,也参与响应苹果褐斑病病菌侵染。MhYTP1和MhYTP2过表达能够提高植物对水涝(氧化胁迫)、低温和低营养胁迫的抗性,也能通过影响JA和SA信号途径降低苹果对褐斑病的抗性;但转基因拟南芥和苹果在高盐和高温胁迫下的表型存在差异,因此,MhYTP1和MhYTP2在植物抗高盐和高温方面的功能尚不能明确。3.MhYTP1和MhYTP2在叶片衰老和果实成熟过程中的作用。大部分苹果YTP基因家族成员能够响应自然衰老,MhYTP1和MhYTP2的表达量随着自然衰老逐渐升高,衰老后期,表达量随着自然衰老逐渐降低。MhYTP1或MhYTP2过表达能够促进拟南芥离体叶片衰老;在苹果GL-3中过表达,也能促进苹果叶片离体衰老和自然衰老。果实发育过程也是果实不断衰老的过程,MhYTP1或MhYTP2过表达不仅能够促进叶片衰老,还能够促进果实成熟。MhYTP1或MhYTP2转基因番茄果实成熟所需时间少于野生型,同一生长时期过表达植株果实果皮类胡萝卜素含量、果实中类胡萝卜素合成基因、乙烯合成基因和乙烯响应基因表达量均高于野生型番茄。进一步探究了MhYTP1和MhYTP2参与叶片衰老和果实成熟过程的分子机制。通过酵母双杂交试验,发现MhYTP2能够与MhARD4互作。ARD4参与甲硫氨酸循环,甲硫氨酸循环与乙烯合成相关。因此,MhYTP1和MhYTP2可能影响乙烯生物合成,从而促进叶片衰老,缩短果实成熟所需时间。