【摘 要】
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赤霉素是一类广泛存在于菌类、藻类、裸子植物以及被子植物中的四环二萜类物质,在打破种子休眠,促进植株生长、调节开花时间、表皮毛发育、延缓叶片衰老等方面发挥着重要作用。目前,关于番茄赤霉素信号途径基因的相关研究已经使我们对赤霉素调控番茄生长发育的机制有了一定的了解,但对赤霉素信号途径转录调控的研究仍需要进一步完善。WUSCHEL（WUS）相关的同源结构域（WUSCHEL-related homeobo
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赤霉素是一类广泛存在于菌类、藻类、裸子植物以及被子植物中的四环二萜类物质,在打破种子休眠,促进植株生长、调节开花时间、表皮毛发育、延缓叶片衰老等方面发挥着重要作用。目前,关于番茄赤霉素信号途径基因的相关研究已经使我们对赤霉素调控番茄生长发育的机制有了一定的了解,但对赤霉素信号途径转录调控的研究仍需要进一步完善。WUSCHEL（WUS）相关的同源结构域（WUSCHEL-related homeobox,WOX）转录因子家族在植物的生长发育过程中发挥着重要的调控作用。本研究首先通过对番茄WOX家族信息学分析后筛选出了参与各个组织表达的Sl WOX13基因,并以野生型番茄AC++作为研究材料,构建了Sl WOX13的敲除和过表达载体,通过遗传转化,获得Sl WOX13的敲除株系(slwox13ko)以及过表达株系（Sl WOX13-OE）。通过定量PCR技术、显微镜技术、亚细胞定位、转录激活活性分析、酵母双杂交和单杂交以及双荧光素酶报告试验等研究方法,从生理生化、分子生物学层面初步探究了Sl WOX13在番茄生长发育过程中发挥的生物学功能。主要研究内容如下:（1）生物信息学分析其理化性质可知,Sl WOX13含有一个Homebox结构域,为不跨膜的疏水蛋白,预测其位于细胞核内发挥功能。（2）组织表达模式分析显示Sl WOX13基因在成熟果实中（B、B+4和B+7时期）表达量最高,其次是在茎和叶,在根和青熟期（IMG）、绿熟期（MG）果实中表达相对较低。激素响应表达模式分析表明,Sl WOX13基因的表达受到激素GA3、ABA和Me JA的诱导。（3）通过亚细胞定位以及转录激活活性分析试验,发现Sl WOX13在细胞核内具有转录调控活性。（4）番茄Sl WOX13过表达株系表现出植株矮化、叶片卷曲且长度变短、表皮毛数量减少以及果实变小、形状畸形等形态,slwoxko敲除株系株高也呈现一定程度的矮化以及种子数量减少的表型,这些结果表明,Sl WOX13基因参与番茄多个器官的生长发育调控。利用石蜡切片和扫描电镜进一步观察心皮、叶片形态以及表皮毛密度,并通过定量PCR技术检测了叶片发育、分生组织发育以及表皮毛发育相关的基因,发现Sl WOX13基因过表达后能显著调控这些基因的表达,从而影响植株的正常生长发育。（5）转录组数据分析以及激素含量测定表明Sl WOX13基因过表达后出现的表型可能与番茄赤霉素信号途径有关,同时检测赤霉素代谢相关基因的表达情况也证实Sl WOX13基因过表达后会抑制赤霉素合成基因Sl CPS、Sl Kao、Sl GA20ox1、Sl GA3ox1以及响应基因Sl DELLA和Sl GAST1的表达,而敲除株系中相关基因的表达情况与野生型一致。Sl WOX13过表达和敲除株系幼苗以及1个月苗龄植株施加外源GA3和PAC处理后,Sl WOX13过表达株系中GA代谢相关基因Sl DELLA、Sl GAST1的表达被显著抑制,敲除株系中Sl DELLA的表达被上调,Sl GAST1的表达水平与野生型一致。结果表明,Sl WOX13基因参与番茄植株赤霉素合成和响应影响植株生长。（6）酵母单杂交和双荧光素酶活性分析试验表明,Sl WOX13可以直接结合Sl DELLA和Sl Kao的启动子并抑制其表达。转录活性实验也表明Sl WOX13具有抑制转录活性。综上所述,Sl WOX13不仅通过直接结合抑制赤霉素合成基因Sl Kao,而且还能直接结合抑制赤霉素响应抑制子Sl DELLA,并反馈调节赤霉素活化基因Sl GA20ox1和Sl GA3ox1,使GA处于相对较低水平,进而影响番茄的生长发育。
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