【摘 要】
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氮素是生命活动的物质基础,其水平的变化显著影响植物生长及体内次生代谢物质含量的变化。在番茄的种植过程中,农户为了追求高产,盲目施用氮肥,导致次生代谢物质含量发生变化,最终引起抗病性下降、番茄品质降低。苯丙烷生物合成通路是植物体重要的次生代谢途径,其最终可以生成参与植物防御反应的酚类、类黄酮和生物碱等,使植物对外界环境具有一定的抵抗性。本研究以‘Micro Tom’番茄为试验材料,设置5个氮素浓度（
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氮素是生命活动的物质基础,其水平的变化显著影响植物生长及体内次生代谢物质含量的变化。在番茄的种植过程中,农户为了追求高产,盲目施用氮肥,导致次生代谢物质含量发生变化,最终引起抗病性下降、番茄品质降低。苯丙烷生物合成通路是植物体重要的次生代谢途径,其最终可以生成参与植物防御反应的酚类、类黄酮和生物碱等,使植物对外界环境具有一定的抵抗性。本研究以‘Micro Tom’番茄为试验材料,设置5个氮素浓度（0.384 mmol/L、1.534 mmol/L、7.670 mmol/L、15.340 mmol/L、23.010 mmol/L）,对番茄幼苗的生长、光合及抗性指标进行测定;筛选苯丙烷生物合成通路差异基因,对其进行克隆、理化性质分析及相对表达量的测定,并对该通路关键酶活和生成物含量进行测定;对确定的苯丙烷生物合成通路关键基因进行基因家族成员鉴定、生信分析、基因表达量的测定以及构建过表达载体进行亚细胞定位。主要研究结果如下:1.不同浓度氮素处理对番茄叶片生长的影响为15.340mmol/L＞7.670 mmol/L＞1.534 mmol/L＞23.010 mmol/L＞0.384 mmol/L,对光合作用的影响与生长基本一致,即15.340 mmol/L的氮素浓度为最适宜番茄幼苗生长的浓度。氮素浓度过高或者过低时均对植物抗氧化系统造成一定的影响,丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）、过氧化氢（H2O2）、超氧阴离子（O2-）含量均发生显著变化。高浓度（15.340mmol/L、23.010 mmol/L）氮素增强了过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）的活性,说明当氮素浓度过高时,番茄幼苗遭到了一定的胁迫,促使抗氧化酶活性增强、相互作用来抵抗胁迫。2.从转录组中共鉴定出苯丙烷生物合成通路差异基因51个,分别为16个POD基因、10个Bgl基因、2个CYP98A基因、4个CAD基因、6个Co AMT基因、1个CCR基因、7个PAL基因、2个HCT基因、2个4CL基因和1个CYP73A基因,多数基因在氮素浓度为15.340 mmol/L时表达量最高。筛选关键基因POD5、Bgl9、CYP98A1、CAD2、Co AMT1、PAL2、4CL2、HCT2进行荧光定量,发现8个基因的表达量在氮素处理下随着时间的延长均发生了显著的变化,除Bgl9、PAL2外,其他6个基因在第9 d的15.340 mmol/L的氮素浓度处理下表达量均达到最高,4CL基因对氮素浓度的响应为高氮＞对照＞低氮,但高浓度氮素会使PAL基因的表达量降低。高浓度和低浓度的氮素处理均会增强4CL酶活和PAL酶活性性,且4CL酶活性对氮素的响应比PAL更敏感,反应更快。氮素浓度过高（23.010 mmol/L）或者过低（0.384 mmol/L）都会对番茄幼苗多酚含量造成影响,木质素和类黄酮含量会随着氮素处理时间的延长而增高,木质素含量在氮素处理前期各处理间具有差异,后期差异不大,类黄酮则在前期仅有0.384 mmol/L的氮素浓度低于其他4个处理,且在整个处理过程均低于正常氮素处理,在后期高浓度氮素（15.340 mmol/L、23.010 mmol/L）会抑制其合成。番茄幼苗在不同浓度氮素处理后会受到营养胁迫,尤其是氮素浓度为0.384 mmol/L和23.010 mmol/L时对植物体造成较大伤害,但在15.340 mmol/L的氮素处理下木质素、多酚、类黄酮的含量均较高。3.番茄4CL基因家族共鉴定出6个4CL成员,编码的氨基酸数在538-957之间,仅有Sl4CL05为碱性氨基酸,全部成员为稳定蛋白且无信号肽,亚细胞定位预测6个蛋白均在过氧化物酶体中表达,Sl4CL01还可以在叶绿体中表达。番茄4CL基因家族内含子数量在5-11之间,12个Motif在Sl4CL中排序及位置非常保守,具有较高的同源性。启动子顺式作用元件分析发现所有成员均具有较多的光响应元件。在不同浓度氮素处理后Sl4CL01、Sl4CL03、Sl4CL04和Sl4CL05均在15.340 mmol/L时表达量最高,对Sl4CL03构建过表达载体,经过亚细胞定位试验表明其可以在过氧化物酶体、叶绿体和细胞质进行表达。
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