【摘 要】
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N~6-甲基腺苷（m~6A）是真核生物RNA分子上重要的表观遗传标记,通过调控RNA的二级结构、选择性剪接、稳定性和翻译效率等,在转录后水平发挥广泛的作用,包括调控动植物生长发育以及逆境胁迫响应等。已有研究表明,植物中MT-A70家族蛋白是m~6A甲基化修饰的核心催化蛋白,包括三类蛋白,其中MTA和MTB形成异源二聚体,MTA发挥主要的m~6A催化活性,MTB可以稳定MTA的结构并作用于底物识别,
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N~6-甲基腺苷（m~6A）是真核生物RNA分子上重要的表观遗传标记,通过调控RNA的二级结构、选择性剪接、稳定性和翻译效率等,在转录后水平发挥广泛的作用,包括调控动植物生长发育以及逆境胁迫响应等。已有研究表明,植物中MT-A70家族蛋白是m~6A甲基化修饰的核心催化蛋白,包括三类蛋白,其中MTA和MTB形成异源二聚体,MTA发挥主要的m~6A催化活性,MTB可以稳定MTA的结构并作用于底物识别,然而第三类蛋白MTC功能未知。番茄由于基因组较小、遗传转化稳定、生活周期短等特点已经成为了研究植物营养和生殖生长的模式植物。本研究以野生型番茄(Solanum lycopersicum Mill.var.Ailsa Craig,AC++)为研究材料,初步探讨了番茄MT-A70家族C类基因SlMTC在番茄生长发育中的生物学功能及其作用机制。主要研究结果如下:（1）SlMTC生物信息学分析。SlMTC属于MT-A70家族C类基因,启动子上包含植物逆境胁迫响应、激素响应元件和参与胚乳表达等顺式作用元件。（2）SlMTC基因的表达模式和蛋白定位分析。该基因在番茄各组织中都有一定量的表达;可以响应冷、热、干旱和盐等胁迫处理;同时能响应IAA、ABA、ACC、GA3和Me JA等植物激素诱导。SlMTC编码蛋白定位于细胞核和细胞质中。（3）slmtc突变体的培育和鉴定。利用CRISPR/Cas9技术构建SlMTC敲除载体,并通过遗传转化法,筛选和鉴定了2个纯合的SlMTC敲除株系,分别产生4 bp和5 bp片段删除。（4）slmtc突变体幼苗发育迟缓,种子显著减小。q RT-PCR结果表明,slmtc幼苗和种子中细胞增殖和生长素相关基因的表达量显著下调,同时外源生长素（IAA）和三碘苯甲酸（TIBA）处理实验表明,slmtc对IAA的敏感性和对TIBA的抗性低于野生型。酵母双杂结果表明,SlMTC蛋白能够与SlMTA蛋白互作。表明SlMTC通过参与细胞增殖和生长素合成与极性运输过程调控幼苗和种子发育。（5）slmtc突变体耐盐性和耐旱性都低于野生型植株。盐和干旱处理后,slmtc植株水分和光合作用强度低于野生型植株,细胞损伤程度高于野生型,同时逆境胁迫相关基因的表达量显著降低,表明敲除SlMTC降低了番茄植株的抗旱性和抗盐性。综上,本研究初步探究了SlMTC在番茄生长发育和非生物胁迫应答中的作用,研究发现敲除SlMTC影响了细胞增殖及IAA的合成和极性运输,从而影响植株的整个生长发育过程,使得slmtc突变体呈现幼苗期发育迟缓和种子变小等缺陷表型;并且敲除SlMTC影响了植株的光合作用强度以及抗氧化损伤能力,降低番茄植株的抗旱性和抗盐性。该研究成果可以为其他物种中同源基因的功能研究奠定基础,并为其他植物及农作物改良育种提供参考,具有重要的科学意义。
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