番茄SlEnY2和SlF3HL基因非生物胁迫下的功能分析

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番茄(Solanum lycopersicum)是一种起源于热带的蔬菜作物,喜温但不耐38℃以上的高温,同时番茄对冷较敏感,低于10℃会严重抑制番茄的生长生殖,干旱和盐胁迫也是对番茄造成伤害的重要的环境因子。EnY2转录因子是一种转录和m RNA输出因子,RNA-seq数据表明SlEnY2基因受高温胁迫诱导高表达,对干旱和冷也有响应。2-氧戊二酸依赖性双加氧酶编码基因SlF3HL,SlEnY2和SlF3HL基因在番茄逆境胁迫响应中的功能尚未有报道,以野生型番茄品种S.lycopersicum Mill.cv.Ailsa Craig(简称AC)为材料,分别克隆SlEnY2和SlF3HL基因,验证两者在番茄对非生物胁迫抗性中的功能,得出以下结果:(1)SlEnY2转录因子基因编码72个氨基酸,含有一个EnY2保守结构域,SlEnY2-GFP融合蛋白定位于细胞核中。高温、冷、盐、干旱及外源植物激素ABA、JA、SA均能诱导SlEnY2基因的表达;组织表达分析表明SlEnY2转录因子在番茄果实和叶中表达最高,茎中的表达最低。(2)高温胁迫处理野生型(AC)、超量表达系(OE)及CRISPR-Cas9敲除株系(KO),KO植株萎蔫叶片卷曲最严重,增加了电解质渗透和ROS的积累,降低了抗氧化酶的活性和叶绿素含量,OE植株则相反,表明SlEnY2的上调表达增强了番茄的高温抗性。VIGS沉默SlEnY2基因后番茄对高温更敏感,同时热相关基因的表达水平降低。(3)冷、盐和干旱胁迫处理后,OE植株长势好,电解质渗透和叶绿素下降的程度显著低于KO植株和AC,超量表达SlEnY2基因番茄表现出更强的抗性。(4)钓饵蛋白pGBKT7-SlEnY2没有转录自激活活性和毒性,利用酵母双杂交筛选出一些候选的互作蛋白,因此,SlEnY2转录因子可通过调控与其互作的胁迫应答基因来调节胁迫响应。(5)2-氧戊二酸依赖性双加氧酶编码基因SlF3HL在番茄冷胁迫响应中的功能:通过RNA干涉沉默S1F3HL(KD)基因,导致番茄对冷胁迫敏感,丙二醛(MDA)含量增加及活性氧的积累(ROS),提高了电解质的渗透率。此外,KD植株的脯氨酸水平降低,过氧化物酶体和超氧化物歧化酶活性降低,而超量表达植株则表现出相反的结果。这些结果表明SlF3HL是冷胁迫耐受性的正调节因子,并且在冷胁迫耐受途径中起重要作用。
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