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在细菌中,细胞的死亡和裂解主要是由其自身的LrgAB/CidAB体系控制的,它们通过调控胞壁质水解酶的释放进而操控细胞的命运。细菌LrgB的同源基因在植物界广泛存在,拟南芥AtLrgB基因可能是由细菌的LrgA和LrgB基因的融合基因进化而来,但因LrgB结构域与细菌LrgB基因的同源性较高,故将拟南芥LrgAB命名为AtLrgB。拟南芥AtLrgB基因在叶绿体发育、碳同化物的分配和叶片衰老过程中发挥着重要作用。番茄(Solanumlycopersicum)作为研究果实发育和成熟的模式作物,SlLrgB基因的研究目前处于空白状态。 本研究通过生物信息学分析,发现番茄基因组仅有一个LrgB同源基因,分析了其蛋白结构特征、进化关系、启动子,研究了番茄SlLrgB基因在不同组织、不同时期叶片的表达特征以及光、激素和逆境响应情况。构建了番茄SlLrgB基因的过量表达载体和抑制表达载体,并成功获得了对应转基因植株。通过表型分析及相关基因定量检测,初步探究该基因在番茄生长发育中的生物学功能。主要结果如下: ①通过结构分析发现番茄SlLrgB是一个编码513个氨基酸的跨膜蛋白,含有一个叶绿体转运肽和10个跨膜螺旋。 ②LrgB同源基因在植物和细菌中普遍存在,氨基酸序列比对结果显示番茄该基因C端的LrgB结构域在细菌和植物中高度保守,番茄SlLrgB基因N端的序列与原核生物LrgA基因也具有相似性,但是保守性明显低于LrgB结构域,以上结果显示细菌的LrgA基因和LrgB基因进化为番茄SlLrgB基因的两个结构域。进化关系分析表明番茄SlLrgB和拟南芥AtLrgB、大麦HvLrgB同源性较高。 ③分析启动子功能元件发现有许多光响应组件、茉莉酸甲酯响应组件、赤霉素响应组件、水杨酸响应组件、生长素响应组件、厌氧响应组件、低温响应组件和干旱响应组件。不同光、激素和逆境处理发现,暗培养以及Eth,MeJA,温度(冷和热)和干旱后复水处理下,SlLrgB基因的表达水平明显下调,以上结果表明番茄SlLrgB基因可能参与了这些胁迫响应途径。 ④分析番茄SlLrgB基因在不同组织中的表达模式,结果显示SlLrgB只在绿色器官中表达,而且在叶片中表达量显著高于其他绿色组织。在叶片成熟衰老过程中,SlLrgB基因的表达水平不断下降。 ⑤观察SlLrgB过表达植株的形态学特征,发现SlLrgB超表达导致番茄生长发育迟缓和黄化的表型。叶绿素含量测定发现SlLrgB超表达植株中果实和叶片中叶绿素总含量明显降低。定量PCR检测发现SlLrgB基因超表达之后促进了细胞程序性死亡,相反抑制SlLrgB基因的表达,细胞程序性死亡也被抑制,说明番茄SlLrgB参与了细胞程序性死亡的调控。SlLrgB过表达或抑制表达都会抑制叶绿素合成和降解,表明番茄SlLrgB基因也参与了叶绿素的合成及降解途径的调控。