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辣椒是一种重要的茄科蔬菜作物，具有极高的营养和经济价值。然而，辣椒在生长过程中易受到辣椒疫霉菌的侵染引起辣椒疫病的发生，严重影响辣椒的产量与经济效益。因此寻找与辣椒疫病抗性调控相关的基因及研究其调控机理对辣椒的抗疫病育种具有重要的意义。本试验从实验室前期所建立的辣椒对不同亲合性疫霉菌生理小种的转录组数据库中筛选出一个辣椒SBP-box(CaSBP05)差异表达基因。而SBP-box基因是植物特有的一类转录因子，在生物和非生物胁迫中具有重要作用。但是关于SBP-box基因的研究主要集中在拟南芥和烟草等少量模式植物中。而关于其在辣椒中的作用，尤其是在辣椒对辣椒疫霉菌侵染的防御反应中的功能鲜少有人报道。因此，本试验以此为切入点，在前期研究的基础上，从15个辣椒SBP-box基因家族成员中筛选出了4个(CaSBP08、CaSBP11、CaSBP12和CaSBP13)与辣椒疫病抗性调控相关的基因，并对它们在辣椒响应疫霉菌侵染中的功能进行了鉴定及调控机理的研究。主要研究结果如下：
1、辣椒SBP-box家族基因在亲和性和非亲和性辣椒疫霉菌的侵染下，除CaSBP10的表达被抑制外，其余基因均被不同程度的诱导表达。利用VIGS技术对15个辣椒SBP-box基因分别沉默，并对沉默植株的离体叶片分别进行抗病性鉴定。结果发现CaSBP08、CaSBP11、CaSBP12和CaSBP13基因沉默植株的离体叶片发病面积显著小于对照，而其余基因沉默植株离体叶片的发病面积和对照相比没有显著差异。
2、CaSBP08蛋白质定位在细胞核。CaSBP08基因的表达被水杨酸抑制剂抑制，被水杨酸诱导。CaSBP08基因沉默后增强了辣椒植株对辣椒疫霉菌侵染的抗性。在接种辣椒疫霉菌1d时，防御相关基因(CaPO1、CaBPR1、CaDEF1和CaSAR8.2)在CaSBP08沉默植株中的表达量显著高于对照植株。且在没有任何处理存在的情况下，CaDEF1和CaSAR8.2在CaSBP08沉默植株中的表达升高。但在CaSBP08辣椒瞬时表达植株中被抑制。CaSBP08在烟草中的过量表达降低了转基因株系对辣椒疫霉菌侵染的抗性。CaSBP08在拟南芥中过量表达，能够抑制水杨酸信号通路上游(AtNDR1、AtPAD4和AtTGA4)和下游基因(AtNPR3和AtNPR4)的表达，也可诱导水杨酸上游(AtEDS1、AtEDS5和AtSARD1)和下游(AtNPR1)基因的表达。此外，还可诱导茉莉酸信号通路下游AtPDF1.2和AtJAR1基因的表达。CaSBP08在SID2-2突变体中的过量表达能够诱导突变体中AtNPR3、AtNPR4、AtEDS1、AtEDS5、AtMPK4、AtNDR1、AtTGA5和AtTGA6基因的表达，抑制AtNPR1和AtPR1基因的表达；在COI1-21和CO11-22突变体中的过量表达可抑制突变体中AtPDF1.2和AtPR1基因的表达。此外，CaSBP08在与NaHG共表达株系中，也可不同程度的调控水杨酸和茉莉酸信号途径中基因的表达。
3、CaSBP11和CaSBP12蛋白质均定位在细胞核。CaSBP11和CaSBP12基因分别沉默后均增强了辣椒植株对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。在接种辣椒疫霉菌2d时，防御相关基因(CaPO1、CaBPR1、CaDEF1和CaSAR8.2)在CaSBP11沉默植株中的表达升高，并显著高于对照植株。此外，在非亲和性辣椒疫霉菌侵染下，这四个防御相关基因的表达显著高于在亲和性辣椒疫霉菌侵染下的表达。在没有任何处理的情况下，这四个防御相关基因的表达在CaSBP11沉默植株中升高。但在CaSBP11辣椒瞬时表达植株中被抑制。无论接种亲和性还是非亲和性辣椒疫霉菌，这四个防御相关基因在CaSBP12沉默植株中的表达模式和在CaSBP11沉默植株中相似。且它们在CaSBP12辣椒瞬时表达植株中同样被抑制。CaSBP11和CaSBP12基因在烟草中的过量表达均降低了转基因株系对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。CaSBP11在拟南芥中的过量表达能够诱导水杨酸上游(AtEDS1和AtEDS5)和下游基因(AtNPR1、AtTGA5和AtPR1)的表达；抑制水杨酸上游(AtPAD4、AtSARD1和AtTGA4)和下游基因(AtNPR3和AtNPR4)的表达。此外，还可以抑制茉莉酸下游AtPDF1.2基因的表达。而CaSBP12在拟南芥中的过量表达对AtNPR1、AtPR1、AtNPR3、AtNPR4和AtPAD4的调控与CaSBP11在拟南芥中的过量表达一样。不同的是CaSBP12抑制AtEDS5的表达，诱导AtSARD1的表达。在SID2-2突变体中，进行CaSBP11和CaSBP12的过量表达发现，CaSBP11能够诱导突变体中AtPR1、AtNPR1、AtNPR3、AtNPR4、AtPAD4、AtEDS1、AtEDS5、AtMPK4、AtNDR1和AtTGA5的表达，抑制AtSARD1和AtTGA6的表达。CaSBP12对突变体中这些基因的调控除AtPR1、AtSARD1和AtTGA6外，其余与CaSBP11一致。在COI1-21和COI1-22突变体中，进行CaSBP11和CaSBP12基因的过量表达发现，CaSBP11和CaSBP12基因均可抑制AtPDF1.2的表达，诱导AtPR1的表达。
4、CaSBP13蛋白质定位在细胞核。CaSBP13基因沉默后增强了辣椒植株对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。CaSAR8.2和CaBPR1在CaSBP13基因沉默植株中的表达升高。但在CaSBP13辣椒瞬时表达植株中的表达和对照相比没有明显变化。而CaDEF1在CaSBP13辣椒瞬时表达植株中的表达被抑制。此外，CaSBP13基因在烟草中的过量表达降低了烟草植株对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。
5、在盐胁迫下，CaSBP12基因的表达先被诱导后被抑制。CaSBP12沉默植株对盐胁迫的耐受性增强。在400mMNaCl处理下，目的基因沉默植株中活性氧的积累，丙二醛及钠离子含量均小于对照植株。此外，在没有任何处理的情况下，目的基因沉默植株中离子转运基因(CaSOS1、CaHKT2-1和CaHKT2-2)的表达被抑制。在200mMNaCl处理下，CaSBP12在烟草中过量表达株系的受害指数百分数、钠离子及丙二醛的含量、活性氧的积累及电导率均高于野生型植株，降低了转基因株系对盐胁迫的耐受性。
1、辣椒SBP-box家族基因在亲和性和非亲和性辣椒疫霉菌的侵染下，除CaSBP10的表达被抑制外，其余基因均被不同程度的诱导表达。利用VIGS技术对15个辣椒SBP-box基因分别沉默，并对沉默植株的离体叶片分别进行抗病性鉴定。结果发现CaSBP08、CaSBP11、CaSBP12和CaSBP13基因沉默植株的离体叶片发病面积显著小于对照，而其余基因沉默植株离体叶片的发病面积和对照相比没有显著差异。
2、CaSBP08蛋白质定位在细胞核。CaSBP08基因的表达被水杨酸抑制剂抑制，被水杨酸诱导。CaSBP08基因沉默后增强了辣椒植株对辣椒疫霉菌侵染的抗性。在接种辣椒疫霉菌1d时，防御相关基因(CaPO1、CaBPR1、CaDEF1和CaSAR8.2)在CaSBP08沉默植株中的表达量显著高于对照植株。且在没有任何处理存在的情况下，CaDEF1和CaSAR8.2在CaSBP08沉默植株中的表达升高。但在CaSBP08辣椒瞬时表达植株中被抑制。CaSBP08在烟草中的过量表达降低了转基因株系对辣椒疫霉菌侵染的抗性。CaSBP08在拟南芥中过量表达，能够抑制水杨酸信号通路上游(AtNDR1、AtPAD4和AtTGA4)和下游基因(AtNPR3和AtNPR4)的表达，也可诱导水杨酸上游(AtEDS1、AtEDS5和AtSARD1)和下游(AtNPR1)基因的表达。此外，还可诱导茉莉酸信号通路下游AtPDF1.2和AtJAR1基因的表达。CaSBP08在SID2-2突变体中的过量表达能够诱导突变体中AtNPR3、AtNPR4、AtEDS1、AtEDS5、AtMPK4、AtNDR1、AtTGA5和AtTGA6基因的表达，抑制AtNPR1和AtPR1基因的表达；在COI1-21和CO11-22突变体中的过量表达可抑制突变体中AtPDF1.2和AtPR1基因的表达。此外，CaSBP08在与NaHG共表达株系中，也可不同程度的调控水杨酸和茉莉酸信号途径中基因的表达。
3、CaSBP11和CaSBP12蛋白质均定位在细胞核。CaSBP11和CaSBP12基因分别沉默后均增强了辣椒植株对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。在接种辣椒疫霉菌2d时，防御相关基因(CaPO1、CaBPR1、CaDEF1和CaSAR8.2)在CaSBP11沉默植株中的表达升高，并显著高于对照植株。此外，在非亲和性辣椒疫霉菌侵染下，这四个防御相关基因的表达显著高于在亲和性辣椒疫霉菌侵染下的表达。在没有任何处理的情况下，这四个防御相关基因的表达在CaSBP11沉默植株中升高。但在CaSBP11辣椒瞬时表达植株中被抑制。无论接种亲和性还是非亲和性辣椒疫霉菌，这四个防御相关基因在CaSBP12沉默植株中的表达模式和在CaSBP11沉默植株中相似。且它们在CaSBP12辣椒瞬时表达植株中同样被抑制。CaSBP11和CaSBP12基因在烟草中的过量表达均降低了转基因株系对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。CaSBP11在拟南芥中的过量表达能够诱导水杨酸上游(AtEDS1和AtEDS5)和下游基因(AtNPR1、AtTGA5和AtPR1)的表达；抑制水杨酸上游(AtPAD4、AtSARD1和AtTGA4)和下游基因(AtNPR3和AtNPR4)的表达。此外，还可以抑制茉莉酸下游AtPDF1.2基因的表达。而CaSBP12在拟南芥中的过量表达对AtNPR1、AtPR1、AtNPR3、AtNPR4和AtPAD4的调控与CaSBP11在拟南芥中的过量表达一样。不同的是CaSBP12抑制AtEDS5的表达，诱导AtSARD1的表达。在SID2-2突变体中，进行CaSBP11和CaSBP12的过量表达发现，CaSBP11能够诱导突变体中AtPR1、AtNPR1、AtNPR3、AtNPR4、AtPAD4、AtEDS1、AtEDS5、AtMPK4、AtNDR1和AtTGA5的表达，抑制AtSARD1和AtTGA6的表达。CaSBP12对突变体中这些基因的调控除AtPR1、AtSARD1和AtTGA6外，其余与CaSBP11一致。在COI1-21和COI1-22突变体中，进行CaSBP11和CaSBP12基因的过量表达发现，CaSBP11和CaSBP12基因均可抑制AtPDF1.2的表达，诱导AtPR1的表达。
4、CaSBP13蛋白质定位在细胞核。CaSBP13基因沉默后增强了辣椒植株对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。CaSAR8.2和CaBPR1在CaSBP13基因沉默植株中的表达升高。但在CaSBP13辣椒瞬时表达植株中的表达和对照相比没有明显变化。而CaDEF1在CaSBP13辣椒瞬时表达植株中的表达被抑制。此外，CaSBP13基因在烟草中的过量表达降低了烟草植株对辣椒疫霉菌侵染的防御反应。
5、在盐胁迫下，CaSBP12基因的表达先被诱导后被抑制。CaSBP12沉默植株对盐胁迫的耐受性增强。在400mMNaCl处理下，目的基因沉默植株中活性氧的积累，丙二醛及钠离子含量均小于对照植株。此外，在没有任何处理的情况下，目的基因沉默植株中离子转运基因(CaSOS1、CaHKT2-1和CaHKT2-2)的表达被抑制。在200mMNaCl处理下，CaSBP12在烟草中过量表达株系的受害指数百分数、钠离子及丙二醛的含量、活性氧的积累及电导率均高于野生型植株，降低了转基因株系对盐胁迫的耐受性。