论文部分内容阅读
番茄果实因其营养丰富、口味鲜美等特征而具有较高的市场价值，是一种被人们广泛种植的蔬菜作物之一。同时，番茄还是研究植物生长发发育的重要模式植物。然而在自然环境中，番茄往往受到各种不利环境的胁迫，其产量会受到不同程度的影响。目前，已有大量关于番茄非生物胁迫相关基因的生物学功能研究，使对番茄非生物胁迫响应机制有了一定的认识。然而少有报道番茄JAZ家族基因与非生物胁迫的关系，因此，鉴定新的与非生物胁迫响应有关的JAZ基因成为必要。此外，研究鉴定番茄优良抗逆基因，可以为茄科植物的抗性育种提供理论数据和参考。
植物激素茉莉酸在调节植物叶片衰老过程中起重要作用。同时，茉莉酸也是一种重要的防卫激素，可参与植物众多非生物胁迫过程，如高盐和干旱。当植物遭受外界伤害时，茉莉酸会迅速合成和大量积累，从而诱导植物的抗性反应。然而，番茄中被报道的JAZ家族基因大多与生物胁迫相关，在非生物胁迫中报道较少。本研究主要对番茄SlJAZ10和SlJAZ11两个基因在叶片衰老及高盐和干旱等非生物胁迫中的功能进行研究和分析。
本研究的主要结果如下：
①SlJAZ10和SlJAZ11基因的系统发生分析。聚类分析发现SlJAZ10、SlJAZ11均与AtJAZ7有同源性。通过对SlJAZ10和SlJAZ11基因理化性质分析,发现SlJAZ10和SlJAZ11都是亲水蛋白,并且都定位于8号染色体上。
②SlJAZ10和SlJAZ11基因的表达模式分析。qRT-PCR分析显示，在野生型番茄中，SlJAZ10在花器官中表达量最高，成熟果中次之，在B和B7两个时期的果实中无表达，在根组织中不表达。SlJAZ11在各组织中均有表达，且在花器官中表达量最高，衰老叶次之。在B4和B7发育时期中高表达，而在其他几个发育时期中少量表达。在经过高盐和干旱两个非生物胁迫处理的番茄中，SlJAZ10和SlJAZ11均能被诱导表达，表明其可能参与了植物的非生物胁迫应答。
③SlJAZ10和SlJAZ11超表达转基因苗的获得。分别构建SlJAZ10和SlJAZ11基因的超表达载体，由农杆菌侵染野生型番茄外植体，得到转基因幼苗。通过效率鉴定，选取超表达效率高的植株作为后续实验材料。
④SlJAZ10和SlJAZ11转基因植株叶片离体衰老试验。经过暗处理8d的野生型和转基因型植株叶片均呈现变黄的趋势；和野生型相比，OE-SlJAZ10的叶变黄更加明显，而OE-SlJAZ11变黄程度轻于野生型。对OE-SlJAZ10、OE-SlJAZ11转基因番茄及野生型番茄的MDA和叶绿素等生理指标进行测定，发现转基因植株和野生型植株的MDA含量均增加。与野生型比较，OE-SlJAZ10转基因植株的MDA含量在经过4d和8d黑暗处理后均显著积累，但在OE-SlJAZ11转基因植株中少量增加；叶绿素含量随着处理时间的增加而降低，OE-SlJAZ10转基因植株的叶绿素在8d处理后出现显著下降，OE-SlJAZ11转基因植株的叶绿素含量轻微下降。这些结果表明，在植物叶片衰老过程中SlJAZ10起正调控作用，而SlJAZ11起负调控作用。
⑤SlJAZ10和SlJAZ11转基因番茄植株的干旱胁迫试验。取生长40天的转基因和野生型番茄，测定离体叶片的相对失水率。随着时间的推移，野生型和转基因植株叶片的失水率均明显增加。和野生型相比，OE-SlJAZ10转基因植株离体叶片的失水率明显增加，但OE-SlJAZ11的失水率增加趋势明显减弱。在干旱处理21天时，和野生型相比，OE-SlJAZ10转基因的三个株系的叶绿素均显著下降，MDA含量显著增加；而OE-SlJAZ11对叶绿素的降解有明显的延缓作用，而MDA的含量上升不明显，低于野生型。这表明SlJAZ10基因的过表达会降低番茄植株的抗旱能力，而SlJAZ11基因的过表达提高番茄植株的抗旱性。
⑥SlJAZ10和SlJAZ11转基因番茄植株的高盐胁迫试验。对生长40天的转基因和野生型番茄进行高盐处理。结果显示，在盐处理14天时，与野生型相比，OE-SlJAZ10的叶绿素明显降低，MDA的含量明显上升；而在OE-SlJAZ11转基因植株中有延缓叶绿素降解的作用，并且MDA的含量明显下降。这表明SlJAZ10基因的超表达降低了番茄的抗盐能力，而超表达SlJAZ11提高了番茄植株的抗盐性。
⑦SlJAZ10和SlJAZ11与ERF3蛋白互作实验。在四缺培养基上，只有pGBKT7-SlJAZ10+pGADT7-ERF3、pGBKT7-SlJAZ11+pGADT7-ERF3和阳性对照组可以长出蓝色单菌落，这表明SlJAZ10、SlJAZ11可以分别与ERF3蛋白发生互作。
综上所述，本研究发现超表达SlJAZ10基因降低番茄植株的抗盐抗旱能力以及加速植物叶片的衰老；而超表达SlJAZ11基因提高了番茄植株的抗盐抗旱能力和延缓番茄叶片的衰老，同时为阐明SlJAZ10和SlJAZ11基因在非生物胁迫响应和植物叶片衰老的分子机制奠定了理论基础。
植物激素茉莉酸在调节植物叶片衰老过程中起重要作用。同时，茉莉酸也是一种重要的防卫激素，可参与植物众多非生物胁迫过程，如高盐和干旱。当植物遭受外界伤害时，茉莉酸会迅速合成和大量积累，从而诱导植物的抗性反应。然而，番茄中被报道的JAZ家族基因大多与生物胁迫相关，在非生物胁迫中报道较少。本研究主要对番茄SlJAZ10和SlJAZ11两个基因在叶片衰老及高盐和干旱等非生物胁迫中的功能进行研究和分析。
本研究的主要结果如下：
①SlJAZ10和SlJAZ11基因的系统发生分析。聚类分析发现SlJAZ10、SlJAZ11均与AtJAZ7有同源性。通过对SlJAZ10和SlJAZ11基因理化性质分析,发现SlJAZ10和SlJAZ11都是亲水蛋白,并且都定位于8号染色体上。
②SlJAZ10和SlJAZ11基因的表达模式分析。qRT-PCR分析显示，在野生型番茄中，SlJAZ10在花器官中表达量最高，成熟果中次之，在B和B7两个时期的果实中无表达，在根组织中不表达。SlJAZ11在各组织中均有表达，且在花器官中表达量最高，衰老叶次之。在B4和B7发育时期中高表达，而在其他几个发育时期中少量表达。在经过高盐和干旱两个非生物胁迫处理的番茄中，SlJAZ10和SlJAZ11均能被诱导表达，表明其可能参与了植物的非生物胁迫应答。
③SlJAZ10和SlJAZ11超表达转基因苗的获得。分别构建SlJAZ10和SlJAZ11基因的超表达载体，由农杆菌侵染野生型番茄外植体，得到转基因幼苗。通过效率鉴定，选取超表达效率高的植株作为后续实验材料。
④SlJAZ10和SlJAZ11转基因植株叶片离体衰老试验。经过暗处理8d的野生型和转基因型植株叶片均呈现变黄的趋势；和野生型相比，OE-SlJAZ10的叶变黄更加明显，而OE-SlJAZ11变黄程度轻于野生型。对OE-SlJAZ10、OE-SlJAZ11转基因番茄及野生型番茄的MDA和叶绿素等生理指标进行测定，发现转基因植株和野生型植株的MDA含量均增加。与野生型比较，OE-SlJAZ10转基因植株的MDA含量在经过4d和8d黑暗处理后均显著积累，但在OE-SlJAZ11转基因植株中少量增加；叶绿素含量随着处理时间的增加而降低，OE-SlJAZ10转基因植株的叶绿素在8d处理后出现显著下降，OE-SlJAZ11转基因植株的叶绿素含量轻微下降。这些结果表明，在植物叶片衰老过程中SlJAZ10起正调控作用，而SlJAZ11起负调控作用。
⑤SlJAZ10和SlJAZ11转基因番茄植株的干旱胁迫试验。取生长40天的转基因和野生型番茄，测定离体叶片的相对失水率。随着时间的推移，野生型和转基因植株叶片的失水率均明显增加。和野生型相比，OE-SlJAZ10转基因植株离体叶片的失水率明显增加，但OE-SlJAZ11的失水率增加趋势明显减弱。在干旱处理21天时，和野生型相比，OE-SlJAZ10转基因的三个株系的叶绿素均显著下降，MDA含量显著增加；而OE-SlJAZ11对叶绿素的降解有明显的延缓作用，而MDA的含量上升不明显，低于野生型。这表明SlJAZ10基因的过表达会降低番茄植株的抗旱能力，而SlJAZ11基因的过表达提高番茄植株的抗旱性。
⑥SlJAZ10和SlJAZ11转基因番茄植株的高盐胁迫试验。对生长40天的转基因和野生型番茄进行高盐处理。结果显示，在盐处理14天时，与野生型相比，OE-SlJAZ10的叶绿素明显降低，MDA的含量明显上升；而在OE-SlJAZ11转基因植株中有延缓叶绿素降解的作用，并且MDA的含量明显下降。这表明SlJAZ10基因的超表达降低了番茄的抗盐能力，而超表达SlJAZ11提高了番茄植株的抗盐性。
⑦SlJAZ10和SlJAZ11与ERF3蛋白互作实验。在四缺培养基上，只有pGBKT7-SlJAZ10+pGADT7-ERF3、pGBKT7-SlJAZ11+pGADT7-ERF3和阳性对照组可以长出蓝色单菌落，这表明SlJAZ10、SlJAZ11可以分别与ERF3蛋白发生互作。
综上所述，本研究发现超表达SlJAZ10基因降低番茄植株的抗盐抗旱能力以及加速植物叶片的衰老；而超表达SlJAZ11基因提高了番茄植株的抗盐抗旱能力和延缓番茄叶片的衰老，同时为阐明SlJAZ10和SlJAZ11基因在非生物胁迫响应和植物叶片衰老的分子机制奠定了理论基础。