钾(K)是植物生长发育所必须的营养元素之一,钾素亏缺限制植物的生长发育与产量的形成。植物在低钾胁迫下能够感知信号并且做出适当的生理反应来维持生命活动,在长期的进化过程中,植物已经开发了一系列信号转导机制来帮助他们应对K~+营养胁迫。microRNA是一类新发现的21个碱基左右的小分子RNA,是一种重要的生长发育调控因子。虽然已有其参与植物组织器官发育、激素信号传导、重金属、盐、低温、干旱等胁迫作用,但尚未见关于miRNA调控番茄耐低钾作用的相关研究。本文以两种不同低钾耐性番茄为试材,利用miRNA组学测序和结合转录组测序,筛选低钾胁迫条件下参与响应逆境的一些关键的miRNA基因及其调控的靶基因,研究结果为进一步利用分子手段提高番茄的耐低钾性提供新的研究思路和手段。1.明确了两种番茄品系(JZ18为低钾敏感型,JZ34耐低钾型)在根系构型、K~+吸收效率、活性氧(ROS)、生长素(IAA)和细胞分裂素(CK)等存在明显差异,导致二者低钾耐性不同。其中低钾胁迫使JZ18根系侧根与根毛生长受到抑制,K~+吸收效率下降,引起根系与叶片中大量ROS的明显积累,根中IAA和CK水平都有所下降,IAA/CTK比值下降,抑制根的形成与发育。而耐低钾型番茄JZ34在低钾胁迫后根系主根与侧根均没有受到明显的抑制,并促进三级侧根的根毛大量形成。2.通过sRNA的高通量测序,筛选出属于7个miRNAs参与响应低钾胁迫。分别是miRNA156d-5p、miRNA168a、miRNA319a、miRNA319b、miRNA319c、miRNA477-3p、miRNA9472-3p。在根系中表达的包括miRNA156d-5p、miRNA168a、miRNA9472-3p;在地上部表达的4个基因,分别是miRNA319a、miRNA319b、miRNA319c、miRNA477-3p。3.基于BGISEQ-500的转录组测序技术,在转录水平筛选了番茄中与低钾耐性相关的关键基因。结果表明,在低钾胁迫处理后的12 h和24 h共鉴定到1936个差异表达基因(DEGs)。根据GO和KEGG途径分析,显著变化的DEGs主要包括转录因子、转运蛋白、激酶、氧化应激蛋白和激素信号传导和糖代谢相关基因。其中DEGs中与氧化应激相关的基因最多达到110个,另有19个乙烯响应因子(ERFs)。qRT-PCR进一步验证了与低钾胁迫密切相关的20个DEGs。4.利用RNA-Seq和sRNA-Seq分析结果进行联合比较分析,筛选出差异明显的miRNA156d-5p、miRNA9472-3p、miRNA319b及其靶基因的表达相一致。进一步利用5′RACE技术初步验证了miRNA156d-5p对SPL3的切割位点。通过上述研究初步筛选得到了参与番茄调控低钾响应胁迫中重要的miRNA及其靶基因,研究成果将为番茄耐低钾品系的培育提供一定的理论参考。