【摘 要】
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在农业生产过程中,低温胁迫是番茄无法越冬的主要原因,也是其早春提前和晚秋延后栽培中导致产量减少和品质降低的重要因素。弄清番茄应答和耐受低温的生理与分子机制,对改善其耐寒栽培技术、进行耐寒品种的遗传与分子改良等具有重要的价值。番茄热激因子(Heat stress transcription factor,HSF)家族在应答和耐受高温胁迫中起着了关键调控作用;在A、B、C三个亚家族中,A类HSF起着热
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在农业生产过程中,低温胁迫是番茄无法越冬的主要原因,也是其早春提前和晚秋延后栽培中导致产量减少和品质降低的重要因素。弄清番茄应答和耐受低温的生理与分子机制,对改善其耐寒栽培技术、进行耐寒品种的遗传与分子改良等具有重要的价值。番茄热激因子(Heat stress transcription factor,HSF)家族在应答和耐受高温胁迫中起着了关键调控作用;在A、B、C三个亚家族中,A类HSF起着热激转录激活作用,B类为负调控因子,而C类不含有激活和负调控的结构域,且功能不知。近年来发现,HSF还参与了耐寒等其他多种非生物胁迫。短时间的高温处理,能增强番茄幼苗和贮藏果实的低温耐受性,而低温处理后,能检测到大量HSF和热激蛋白的表达。转录组分析结果显示,番茄SlHsfC1基因受低温诱导表达,在几个低温表达HSF中呈现表达量最高和最为稳定。因此,明确SlHsfC1如何参与番茄的冷适应过程,其参与低温调控的分子机制,对解析番茄的冷适应机制具有重要研究价值。本论文以番茄Hsf家族中C类亚家族的SlHsfC1基因为研究对象,分析了该基因在番茄冷适应过程中表达特性与耐寒功能。结果以下:1.SlHsfC1基因生物信息学分析SlHsfC1基因cDNA全长1110 bp,编码369个氨基酸的多肽。预测多肽的分子量约为41.1 k Da(p I 6.05)。对番茄Hsf家族基因进行染色体定位分析,SlHsfC1基因位于番茄12号染色体上。在SlHsfC1基因的启动子区域上游3000 bp范围内预测到12个MYCCONSENSUSAT反应元件,SlHsfC1基因可能存在着某种受到冷胁迫后的调控作用。通过对番茄、短柄草、拟南芥、水稻、马铃薯以及两种远古物种百草假单胞菌、莱茵衣藻的DBD序列进行多重序列比对后构建系统发育树,结果显示SlHsfC1基因与马铃薯的St Hsf12(StHsfC1)同属于一个分支,具有极高的同源性,氨基酸的一致性达到了100%,在向上一级是拟南芥的Ath Hsf21(AthHsfC1)基因,氨基酸一致性达到了94.6%。2.SlHsfC1基因在番茄非生物胁迫中的表达模式分析利用q -PCR分析了SlHsfC1基因在番茄非生物胁迫中的表达模式,结果表明该基因在低温处理后,根、茎、叶三个组织基因表达量分别在4℃处理8 h、4℃处理24 h、4℃处理8 h显著增加,在水淹、盐害非生物胁迫中也有应答反应,基因表达量显著增加。3.SlHsfC1基因可以增强番茄植株耐寒性构建成功了SlHsfC1基因超表达载体,并通过农杆菌介导法将SlHsfC1基因整合到番茄基因组中,通过PCR筛选得到SlHsfC1基因阳性株系10株。经过12℃2 d的低温驯化,4℃7 d、2℃4 d处理后,OE1、OE2株系均表现良好,顶部叶片没有坏死、失绿等情况,而野生型番茄AC植株底部叶片完全失水坏死,顶部叶片出现失绿、失水、坏死等情况。表明SlHsfC1基因具有增强番茄植株耐寒性的功能。4.Y2H技术筛选SlHsfC1的互作蛋白经过自激活与毒性检测,SlHsfC1基因不具有自激活活性和毒性,也从一方面证明了SlHsfC1基因可能不具有转录激活活性。通过多次对番茄cDNA酵母文库的筛库,没有筛选到与SlHsfC1相互作用的蛋白。对特定的番茄Hsf家族基因(低温处理后表达量明显增高的基因)进行点对点的蛋白互作验证,SlHsfC1与SlHsfA1a、SlHsfB2b基因蛋白不发生互作。因此,可以推断SlHsfC1不是受到SlHsfA1a、SlHsfB2b基因直接调控,但是与番茄CBF家族基因与ICE家族基因蛋白或Hsf家族其他蛋白是否存在互作关系有待验证。
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