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烟草,不仅是我国乃至全世界最主要的经济作物之一,还是分子生物学与细胞遗传研究的重要模式植物。烟草全身覆盖表皮毛,表皮毛是植物抵御生物以及非生物胁迫的第一道防线;根据有无分泌的腺体,可分为分泌型腺毛与无分泌能力的表皮毛,分泌型腺毛是烟草次生代谢发生的主要场所。烟叶腺毛分泌物是烟草香味物质的重要前体物,不仅具有很高的经济价值(香料、化妆品、药物、杀虫剂等),而且是影响烟草品质(香气、烟味、抗逆性等)最主要的因素之一。目前,对腺毛的基因组信息以及关于腺毛基因功能的研究报道较少。因此,分离和克隆烟草叶片腺毛分泌、抗逆相关的基因并深入研究其生物学功能,对于高分泌型、抗逆型、低毒型烟草新品种的培育具有十分重要的科学价值和实际意义。在前期高通量测序的基础上,对筛选得到的仅在分泌型腺毛中高表达的两个差异基因Nt21与Nt92的功能进行深入研究,主要结果如下:Nt21基因编码320个氨基酸,其N端含有2个高度保守的MYB结构域,属于R2R3-type MYB转录因子。Nt21蛋白定位于细胞质中,具有自激活活性。而Nt21蛋白的N端(1aa-112aa)与C端(113aa-320aa)均无自激活现象,推测Nt21蛋白的激活域可能受到破坏。在Nt21基因的上游存在许多与激素响应、逆境胁迫相关的顺式作用元件以及一个根组织特异表达的元件;ABA处理野生型幼苗,发现2-12h之间Nt21表达上调,4h时的达到最高的表达水平,说明Nt21响应ABA并且可能参与胁迫应答。Nt21在各个组织中均有不同程度的表达,在幼根中的GUS活性与表达水平最高。此外,过表达Nt21使得西柏烷烃合成的Marker基因CYC与CYP表达上调,而抑制Nt21的表达使得CYC与CYP表达下调;而且发现在Nt21过表达植株的叶片表面有类似颗粒状的沉积物形成;同时,DGE测序发现Nt21过表达植株中与香叶基芳樟醇合成酶基因TPS4高度同源的gene79205显著下调。因此,初步推测过表达Nt21使得gene79205表达下调,香叶基芳樟醇合成受阻,类萜前体物GGPP富集,二萜西柏烷烃类合成基因CYC与CYP表达上调,西柏烷烃类化合物增多,腺毛次生代谢活动增强,导致分泌物在叶片表面富集形成颗粒状沉积物。Nt92基因编码316个氨基酸,属于DUF868大家族,其C端含有1个高度保守的DUF868结构域,该结构域功能未知。Nt92蛋白定位于细胞质中,无自激活活性。在Nt92的启动子区域中存在大量与激素响应、逆境胁迫相关的顺式作用元件。在PNt92::GUS转基因植株的各组织器官均能检测到GUS的表达,且在成熟叶片中GUS活性最高,这与qRT-PCR的检测结果基本一致。与野生型对照相比,Nt92过表达植株与Nt92 RNAi植株在表型上均无显著差异。而DGE测序发现,在Nt92过表达植株中许多与逆境胁迫响应以及膜转运相关的基因差异表达,表明Nt92很可能与逆境胁迫应答以及细胞内物质(例如蛋白)的转运的密切相关。