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番茄是一种重要的喜温性蔬菜作物,在我国冬季和早春季节生产中常遭遇低温伤害,严重影响了其正常生长发育,降低了产量和品质。因此,探究缓解番茄低温逆境伤害的途径,对于实现番茄的越冬安全生产尤为重要,具有重要的科学和现实意义。本文以番茄(Solanum lycopersicum L.)为试材,研究了外源5-氨基乙酰丙酸(ALA)对低温胁迫下番茄幼苗叶片中氧化还原平衡、内源激素水平、叶绿素合成及转录水平的调控作用;明确参与ALA调控番茄氧化还原平衡的信号分子,通过转录组分析ALA诱导的差异表达基因,并采用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)对筛选的关键基因谷胱甘肽-S-转移酶基因(GSTU43)在番茄低温胁迫下抗氧化作用及叶绿素合成中的作用进行了研究。所取得的主要结果如下:1.外源施用适宜浓度ALA可以增强不同品种番茄低温耐性,提高了番茄的抗氧化能力。低温造成了两个低温敏感型不同的番茄品种幼苗氧化胁迫伤害,?金棚1号‘番茄对低温敏感性高于?中杂9号‘番茄品种。外源预喷施6 mL、25 mg·L-1 ALA能显著增强不同品种番茄低温抗性,缓解膜脂过氧化伤害。2.H2O2、JA、NO、GSH和AsA参与ALA调控低温胁迫下番茄抗氧化作用。外源施用ALA诱导番茄幼苗叶片中呼吸爆发氧化酶同系物1(RBOH1)基因表达量及质外体膜H2O2含量的显著上调。质外体H2O2在番茄感知和传递低温信号中起重要作用,其能提高低温胁迫下番茄幼苗叶片中的还原型谷胱甘肽(GSH)和AsA的比例,而GSH和AsA与H2O2信号存在交互作用,从而提高了低温胁迫下番茄幼苗的抗氧化能力。此外,外源ALA能够诱导番茄幼苗叶片中茉莉酸(JA)水平的增加,H2O2和JA在低温胁迫下番茄抗氧化作用中既可独立发挥作用,又存在协同作用。一氧化氮(NO)可能位于H2O2下游,与JA合作,共同调控抗氧化酶基因表达及活性,从而增强番茄抗氧化作用。3.外源施用ALA缓解了低温引起的番茄幼苗叶片中叶绿素合成障碍,促进了叶绿素合成进程,这一过程受非转录水平调控。低温处理降低了番茄幼苗叶片中叶绿素及其大多前体的含量,但胆色素原(PBG)和尿卟啉III(UROIII)含量和叶绿素a/b(Chl a/b)则有所增加。低温胁迫下,ALA预处理的番茄幼苗叶片中PBG和UROIII含量较单独低温处理的植株显著降低,而叶绿素含量和其他前体物质含量则显著提高。低温或外源ALA处理对叶绿素合成关键酶基因的调控与中间物质含量变化趋势并不一致。综上,外源ALA可以促进低温胁迫下番茄幼苗叶片中叶绿素的正常合成,但对叶绿素合成的调控作用可能在转录后或翻译水平,而非转录水平。4.GST在ALA调控低温下番茄抗氧化及叶绿素合成中起重要作用。外源ALA可诱导低温胁迫下番茄幼苗叶片中GSTs、谷氨酸脱羧酶基因(GADs)、细胞壁合成酶基因(XTHs、tXET及UDPGH)的上调表达,其中,GSTU43基因和蛋白表达及GST活性均被显著诱导。采用VIGS技术沉默GSTU43基因,降低了番茄幼苗叶片中GST,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及GSH比例,加重了植株的膜脂过氧化程度,增加了叶片中卟啉类化合物的含量。外源ALA预处理GSTU43沉默植株,提高了叶片中上述抗氧化酶活性,缓解了膜脂过氧化程度,降低了卟啉类化合物的含量。综上,外源ALA能够诱导GSTU43基因的上调及GST酶活性,AsA-GSH循环与GST协同发挥作用,调控植株的氧化还原状态,增强番茄植株的低温抗性,从而缓解膜脂过氧化伤害,维持叶片中叶绿素的正常合成。