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设施蔬菜产业在我国迅速发展,其在保障蔬菜作物周年生产和稳定供应中发挥重要作用。植物株型是“单位面积产量”的主要因素,对农业机械化等农业实践具有重要意义。植物株型包括地上部和地下部,具有很强的可塑性。侧枝是地上部株型的构成部分,物种不同、生长阶段不同,植物的分枝状况也不同。番茄(Solanum lycopersicum)作为研究分枝的模式植物之一,其产量、品质和生产效率等重要指标均受分枝情况影响。因此,探究番茄分枝的作用机制、高效调控方式极具理论和生产价值。番茄侧枝是遗传因子、环境因素、植物激素等多因素综合作用的结果,其中植物激素介导了遗传和环境信号,在分枝调控中发挥着重要作用。影响分枝的传统激素包括生长素和细胞分裂素(Cytokinins,CKs),独脚金内酯(Strigolactones,SLs)作为新型调控侧枝发育的激素,是近年来研究的热点之一,但SLs和其它激素相互作用从而调控侧枝发育的机制依然不够清楚。本研究以模式作物番茄为研究材料,通过打顶处理、SLs人工合成类似物GR24外源处理、CRISPR/Cas9基因编辑技术以及植物组织培养技术探究了SLs对番茄分枝的作用;通过测定SLs合成突变体中生长素和CKs含量,分析了生长素和CKs在SLs调控侧枝中的作用;利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)沉默CKs响应因子RR10、CKs人工合成类似物6BA外源抹芽等手段,进一步探究了SLs、CKs以及糖在调控番茄侧枝发育中的作用模式。主要研究结果如下:1.明确了SLs在番茄侧枝中的负调控作用。对番茄进行打顶处理,发现侧枝长度明显增长,对打顶植株进行GR24外源处理后番茄植株侧枝长度明显变短,且长于仅GR24处理的番茄植株,初步证明了SLs能部分抑制顶端优势解除诱发的侧枝增长。进一步利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和植物组织培养技术构建了SLs合成突变体ccd7和关键信号元件突变体max2-2材料,发现ccd7和max2-2侧枝明显增长、植株矮化,同时伴随着植物所特有的SPLs家族成员普遍下调。以上实验结果表明,SLs负调控番茄侧枝的发育。2.初步证明了番茄SLs通过影响生长素和CKs从而调控侧枝发育。外源GR24处理后CKs合成和响应基因的表达普遍受抑制;SLs合成突变体ccd7植株顶芽和茎中生长素含量均高于野生型;ccd7突变体茎中CKs总含量显著高于野生型,其中TZ、TZR均有增加,iPR则显著增加;CKs合成基因LOG1和LOG4的表达显著上调,CKs响应因子RR4的表达被显著诱导,CKs降解基因CKX2、CKX7和CKX8显著下调。以上结果表明,在番茄侧枝发育过程中,SLs能够影响生长素,且对CKs的积累产生抑制。3.初步明确了独脚金内酯和细胞分裂素对侧芽糖代谢的影响。SLs合成突变体ccd7植株中编码蔗糖转化酶的基因CWIN2、CWIN4和VIN2表达量显著上调,同时蔗糖转化抑制因子VIF的表达受到抑制,表明独脚金内酯可能影响蔗糖转化过程;6BA抹芽刺激侧芽生长,侧芽中CWIN2和VIN2的表达受诱导,利用VIGS技术沉默细胞分裂素响应因子RR10,发现RR10基因沉默植株分枝能力减弱,侧芽生长抑制因子BRC1表达显著上调,同时侧芽中蔗糖转化相关基因CWIN2、CWIN3和VIN2的表达受到显著抑制。以上研究表明,糖可能作为SLs和CKs的下游因子调控番茄侧枝发生。