番茄(Solanum lycopersicum)是世界范围内最重要的蔬菜作物之一,真菌病害严重影响农作物产量和农产品品质,番茄生产受到数十种病原真菌的危害。茉莉酸(jasmonic acid, JA)、水杨酸(salicylic acid, SA)和乙烯(ethylene, ET)被认为是传统的防卫激素,在调控植物对生物性胁迫和非生物性胁迫的抗性中起着重要的作用。活性氧(reactive oxygen species, ROS)作为信号分子广泛地参与植物应对各种环境胁迫的过程。随着遗传学研究和国际番茄基因组计划的开展,番茄已成为研究植物和病原菌相互作用的模式植物。本文以多种番茄激素突变体和转基因植株为材料,在番茄-链格孢菌(Alternaria alternata f. sp. lycopersici, AAL)-AAL-toxin的体系中研究在AAL侵染引起的发病过程中和AAL-toxin诱导的细胞程序化死亡(programmed cell death, PCD)过程中,植物激素JA、SA和ET的调节机制及其相互作用的机理。主要研究结果如下：1、本实验中,首先利用35S::prosys转基因株系、JA缺失突变体spr2和JA不敏感突变体jail研究了JA信号在AAL-toxin诱导的离体番茄叶片PCD过程中的作用。结果表明JA生物合成途径以及JAI1介导的JA信号途径均促进AAL-toxin诱导的PCD。另外,外源ET受体抑制剂硫代硫酸银(silver thiosulphate, STS)处理极大地抑制了35S::prosys叶片中坏死斑的发展,虽然AAL-toxin和STS共同处理的35S::prosys叶片仍旧具有较高的电导率。ACC(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid)处理显著地提高了spr2和jail突变体叶片对毒素的敏感性。然而,与AAL-toxin单独处理相比,外源JA处理ET不敏感突变体Never ripe (Nr)没有影响AAL-toxin诱导的细胞死亡。另外,ACC和AAL-toxin共同处理使jail叶片中降低的ET相关基因的表达得到了恢复。此外,与毒素单独处理相比,JA和毒素共同处理使Nr突变体中ET生物合成基因的表达量得到了恢复但是没有显著影响ET响应基因的表达。根据以上结果,我们提出JA和ET均能够单独促进AAL-toxin诱导的细胞死亡,同时在这个过程中依赖于JAI1受体的JA途径作用于ET生物合成的上游。2、研究了H202信号在JA介导的离体番茄叶片对AAL-toxin敏感性中的作用机制。结果表明AAL-toxin处理36 h时jail中H202含量显著大于野生型CA,而48和72 h时jail中H202含量显著小于CA,因此可以推测AAL-toxin处理离体番茄叶片36 h之前较低浓度的H202可能作为信号分子激活细胞内的防卫反应,而36 h以后较高浓度的H202由于其毒性较高可能对细胞造成了严重的伤害；AAL-toxin处理36、48和72 h时jail叶片中O2·-产生速率均显著小于CA,因此AAL-toxin处理离体番茄叶片之后,毒性较高的O2·--可能对细胞造成了严重的伤害；研究了AAL-toxin处理36、48和72 h时jail突变体及其野生型CA叶片中4种抗氧化酶SOD、CAT、APX和愈创木酚POD的活性。结果表明AAL-toxin处理36和72 h时jail中SOD和POD活性均显著高于CA,36、48和72 h时jail中APX和CAT活性均显著高于CA。这说明与野生型CA相比,jail叶片可能通过诱导更高的APX、POD、CAT和SOD活性来清除过量的ROS,从而减轻了AAL-toxin处理对叶片产生的伤害；研究了AAL-toxin处理不同时间后CA和jail叶片中5种编码ROS代谢酶的基因(NADPH Oxidase、Ch Cu, Zn-SOD、CAT2、APX1和POD)表达的变化,从而进一步从基因表达的水平上研究了ROS途径在JA诱导的番茄叶片对AAL-toxin敏感性中的作用机制。3、利用ET过量突变体epi (epinastic)并结合ET生物合成的前体ACC、ET作用抑制剂STS和ET受体抑制剂1-MCP外源处理,研究了ET途径在番茄与AAL互作过程中的作用机制,结果表明ET途径通过促进AAL真菌的生长而促进AAL侵染番茄引起的发病过程；利用JA突变体(spr2和jail)和35S::prosys转基因株系并且结合外源MeJA处理研究了JA途径在番茄对AAL侵染引起的茎枯病抗性中的作用机制,结果表明JA生物合成和依赖于JAI1受体的JA信号转导途径均通过促进真菌生长促进AAL侵染引起的番茄茎枯病发病过程。另外,我们实验室以前的研究结果表明与野生型CA相比,AAL侵染jail突变体后JA途径相关基因(LOXD、AOS2和PⅠ-Ⅱ)的表达受到了显著的抑制；利用内源SA含量降低的NahG转基因植株并且结合外源SA处理研究了SA途径在番茄与AAL互作过程中的作用,结果表明SA途径能够通过抑制真菌生长促进番茄植株对AAL真菌的抗性。分析了AAL侵染jail突变体及其野生型CA后ET途径相关基因(ACO1、ACS4、ETR1、ETR3和ERF1)的表达以及ET产生速率。结果表明,在AAL侵染后的不同时间点与野生型CA相比,jail中ET途径相关基因的表达和ET产生速率均受到了显著的抑制。因此,jail植株对AAL抗性的提高与ET途径受到抑制有关。进一步分别用ACC交叉预处理spr2和jail植株并且用STS交叉预处理35S::prosys植株然后接种AAL真菌,结果表明ACC预处理显著增加了spr2的发病程度,而STS预处理则显著抑制了35S::prosys植株的发病程度。另外,用MeJA交叉处理内源ET含量降低的和ET信号转导途径受到抑制的番茄植株,结果表明MeJA交叉处理使它们的发病程度得到了恢复。这表明在AAL真菌侵染番茄植株引起的发病过程中JA途径部分地通过ET途径起作用。乙烯受体抑制剂STS预处理显著抑制了NahG的发病程度。另外,外源SA处理不能显著改变乙烯过量产生的突变体epi植株及其叶片的发病程度,说明在此过程中SA途径可能作用在ET途径的上游。