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由于我国园艺设施结构简陋,抵御自然灾害的能力差,设施蔬菜经常遇到极端温度和盐害等逆境胁迫的威胁,严重制约蔬菜的产量和品质。因此,探索缓解和克服这些逆境的途径,保证蔬菜的正常生长,对提高蔬菜产量、品质和经济效益,具有重要的科学和现实意义。自噬是真核生物中进化保守的自我降解机制,细胞内的组分被双层膜的自噬泡包裹,随后运送到液泡中,被水解酶降解再利用,在生长发育和逆境胁迫响应中发挥重要的作用。目前,关于植物自噬的研究主要在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,且集中在自噬体各组分及相关元件的识别和功能分析,而对植物自噬调控的了解比较少,尤其是在园艺植物中还很缺乏。本文以番茄(Solanum lycopersicum)为实验材料,利用CRISPR/Cas9技术构建了TOR 基因缺失突变体,并研究了其在果实发育中的功能;利用酵母双杂交和BiFC鉴定到MAPK12与Atg6互作,并研究了 MAPK12调控自噬在花粉发育中的作用;利用不同油菜素内酯(BRs)水平及BZR1沉默和过表达植株研究了 BR信号调控自噬的机理和在缺氮胁迫中的作用;最后研究了番茄热激转录因子HsfA1a调控自噬在干旱胁迫中的作用。所取得的主要结果如下:1.发现了番茄TOR负调控自噬提高果实产量。通过氨基酸序列比对,在番茄中鉴定到一个与拟南芥高度同源的TOR基因,相似度为86.53%,一致率为79.36%,编码的2470个氨基酸具有保守的FAT、FRB、激酶域和FATC结构域。与拟南芥不同的是,番茄tor突变体没有出现胚胎致死的表型。tor突变体自噬体的数目高于野生型(WT)植株。此外,tor突变体提高了饱和光强下的CO2同化速率、坐果率、单株结果数和果实产量。以上结果表明,番茄TOR负调控自噬和果实产量。2.研究了MAPK12与Atg6互作调控自噬在花粉发育中的作用。番茄MAPK12和ATG6在雄蕊中大量表达,且MAPK12与Atg6互作介导了自噬体形成。mapk12和atg6突变体花粉活力和花粉萌发率显著低于WT植株,绒粘层在四分体时期开始降解,单核中后期基本降解完全。此外,WT植株单核中后期绒粘层出现了大量的自噬体,而mapk12和atg6突变体单核中后期抑制了自噬体形成。WT植株单核早期积累大量的活性氧(ROS),但mapk12和atg6突变体在四分体时期ROS爆发,提前引发绒粘层降解,导致花粉发育后期营养不足,花粉粒畸形,花粉活力和萌发被抑制,果实种子数目减少,平均单果重降低。以上结果表明,番茄MAPK12和Atg6互作,介导了自噬体形成,维持花粉发育过程中绒粘层细胞ROS的动态平衡,调控绒粘层的降解,进而影响花粉和果实发育。3.研究了油菜素内酯(BR)调控自噬的机理及其在缺氮胁迫中的作用。高浓度的内源和外源BR均能诱导自噬体的形成。BR信号转导途径下游的关键转录因子BZR1介导了 BR诱导的自噬。BR处理促进了 BZRl过表达植株中BZR1的去磷酸化,自噬相关基因(ATGs)的表达和自噬体的形成,而沉默BZRl能完全抑制外源BR的作用。此外,BR激活的BZR1诱导自噬与RBOH1的表达和H202的积累有关。ChIP-qPCR分析表明BZR1结合四个ATGs和RBOH1基因的启动子。RBOH1沉默植株抑制了 BR诱导的H2O2产生,而ATGs沉默植株的H202含量高于BR处理的对照植株,但是BR诱导的自噬体的形成在ATGs和RBOH1沉默植株中显著降低。此外,BZR1沉默植株降低了对缺氮胁迫的抗性,而BZR1过表达植株增强了抗性。以上结果表明,BZR1依赖的BR信号促进ATGs的表达和H2O2产生,H202作为正反馈信号进一步调控自噬,同时BR诱导的自噬在缺氮胁迫中发挥重要的作用。4.研究了番茄HsfAla调控自噬在干旱胁迫中的作用。干旱诱导HsfAla的表达。病毒诱导的HsfAla沉默植株增加了干旱的敏感性,而HsfAla过表达植株增强了对干旱胁迫的抗性。干旱下,HsfAla沉默植株内源ABA含量高于对照植株且气孔开度更低,而过表达植株内源ABA含量低于对照植株,表明植物激素ABA并不是HsfAla诱导干旱抗性的主要因素。此外,干旱下HsfAla沉默植株中不可溶蛋白的含量升高且高度泛素化,而过表达植株中不可溶蛋白的含量和泛素化程度显著低于对照植株。干旱诱导许多ATGs基因表达和自噬体形成。干旱下,ATG10和ATG18f在HsfAla沉默植株的表达及自噬体的数目显著低于对照植株,而过表达植株中显著增强。凝胶电泳迁移率分析(EMSA)和染色质免疫共沉淀(ChIP-qPCR)分析都表明,HsfAla能够结合到ATG1O和ATG18f的启动子上。在HsfAla过表达植株中分别沉默ATG10和ATG18f显著降低了 HsfAla诱导的干旱抗性和自噬体的数目。以上结果表明,HsfAla通过转录调控ATGs基因,诱导自噬的形成来降解干旱下细胞产生的泛素化蛋白,从而增强番茄植株的抗旱性。