番茄果实早期发育重要调控因子的发掘与功能分析

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zdb_zhang
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番茄栽培面积广泛,是世界上重要的蔬菜作物之一,也是研究果实发育的重要模式植物。番茄果实的发育状况将直接影响其产量与品质,因此研究果实发育具有重要的理论和实践意义。本研究通过对0 DPAe(开花当天,去雄)、1 DPA(花后一天,未去雄)、2 DPA(花后两天,未去雄)和5 DPA(花后五天,未去雄)四个时期番茄果实进行细胞学观察发现,2 DPA果实的细胞层数已经有所增加,表明此时期细胞分裂已经开始;5 DPA果实的子房壁厚度明显增加,细胞体积增大,说明番茄果实在受精后5天已经进入细胞膨大时期;通过对这四个时期果实的子房壁与胚珠进行转录组分析,我们发现一些基因在番茄果实发育早期的表达具有时空特异性。一些与植物激素合成、运输及响应有关的基因在不同果实发育时期具有不同的表达模式。转录组分析结果显示,5个TALE家族成员Solyc01g100510、Solyc05g005090、Solyc06g074120、Solyc09g011380和Solyc11g069890在花和果实中较为特异表达。通过CRISPR/CAS9基因编辑对这5个TALE家族成员在果实发育中的功能进行研究,获得了BL2(Solyc06g074120)和TKN3(Solyc05g005090)T1代CRISPR敲除纯合突变体。与野生型番茄相比,获得的bl2纯合突变体均具有果皮局部颜色变浅的表型。tkn3突变体具有果实形状变扁、花(除柱头外)器官变大、叶片颜色变深和叶片表面产生瘤状突起等一系列表型。通过酵母双杂交鉴定了番茄中不同TALE家族成员蛋白质间的相互作用,结果显示,与拟南芥等其他植物的研究结果相似,番茄中不同KNOX亚家族与BELL亚家族的成员间也存在相互作用,可以作为异源二聚体发挥作用。综上所述,本研究解析了果实早期发育不同组织中基因的动态变化规律,挖掘了一些参与果实早期发育的重要调控因子;通过对在果实早期表达的TALE家族成员的功能分析,证明了TALE家族成员参与番茄果实发育调控。
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