番茄SlHZ45基因在表皮毛發(fā)育中的角色.pdf

1、植物表皮毛是植物在長期進化過程中為了應對生物和非生物逆境脅迫而演化出來的一類特殊的由表皮細胞向外延伸形成的發(fā)狀結(jié)構(gòu)，其廣泛分布于陸地植物地上部分的體表。植物表皮毛是植物體細胞分化的模式系統(tǒng)，越來越多的研究投入到對不同植物中表皮毛的發(fā)生調(diào)控機理、作用和有關調(diào)控基因的發(fā)現(xiàn)與功能分析等方面的研究當中。目前以擬南芥單細胞表皮毛相關基因的克隆、功能分析和調(diào)節(jié)機理的研究最為透徹。而番茄、煙草的表皮毛為多細胞結(jié)構(gòu)與擬南芥差異很大，因此擬南芥的表皮毛的

2、調(diào)控機理并不適用于番茄和煙草等植物。番茄SlHZ45基因能夠顯著的促進Ⅰ型、Ⅳ型表皮毛發(fā)生，極顯著的促進Ⅵ型表皮毛發(fā)生。因此，對SlHZ45基因的分離和相關功能的研究對于今后多細胞表皮毛的發(fā)育機制和調(diào)控機理的探索具有重要的意義。
　　由于表皮毛具有的特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)以及腺體表皮毛毛分泌次級代謝產(chǎn)物的多樣性，因此表皮毛（尤其是腺毛）對于植物抵御逆境脅迫具有一定的作用。SlHZ45基因促進番茄表皮毛發(fā)生的類型均為腺體表皮毛。因此，推斷該基

3、因的具有一定的逆境抵抗能力。對該基因的研究亦為今后的番茄抗性育種提供良好的資源材料。
　　本研究通過對T1代轉(zhuǎn)SlHZ45基因煙草和T0代SlHZ45基因超表達番茄植株表皮毛類型分析，逆境脅迫下T1代轉(zhuǎn)SlHZ45基因煙草萌發(fā)試驗以及逆境脅迫下SlHZ45基因的表達模式分析等試驗，探索SlHZ45基因的相關功能，主要研究結(jié)果如下:
　　1.建立番茄SlHZ45基因轉(zhuǎn)化體系，與普通栽培番茄品種進行表皮毛類型和數(shù)量的觀察比較分析

4、。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SlHZ45基因超表達植株葉表皮毛與對照組相比，葉緣上Ⅰ型、Ⅳ型表皮毛數(shù)量分別增加45.80％、50.00％，且兩種表皮毛均為腺體毛。SlHZ45基因超表達植株莖表皮毛與對照組相比，Ⅵ型表皮毛數(shù)量極顯著的發(fā)生，增長率為395.84％，Ⅵ型同樣為腺體毛?；ū砥っc對照組相比較不論是花瓣、花托上表皮毛的數(shù)量和類型上均無顯著差異。SlHZ45基因超表達植株總表皮毛數(shù)量明顯增加，表皮毛總數(shù)增加48.66％，且數(shù)量增加的表皮毛均為腺體

5、毛。
　　2.T1代轉(zhuǎn)SlHZ45基因煙草表皮毛類型分析，SlHZ45基因?qū)Υ龠M煙草腺毛的發(fā)生有顯著的作用，而對總體數(shù)量上的促進作用不是十分明顯，這與番茄超表達植株表皮毛類型上的變化規(guī)律一致，SlHZ45基因能夠顯著或極顯著的促進植株腺體毛的發(fā)生，而抑制部分非腺體毛的發(fā)生。
　　3.利用semi RT-PCT和Real-time PCR技術對低溫、高鹽、干旱脅迫下番茄根、莖、葉、花和果5個部位進行SlHZ45基因的表達分析。

6、結(jié)果顯示，SlHZ45基因在各個部位均有表達，在根、果中表達量極低，在花中表達量最高。3種脅迫下根、果中基因表達量仍相對較低，鹽處理中花器官中該基因表達量最高并且在6h出現(xiàn)峰值，冷脅迫中莖、葉和花均在3h時出現(xiàn)峰值，且相對表達量接近，干旱脅迫下花中6h表達量峰值最高。隨著處理時間延長，SlHZ45基因在莖、葉、花中的表達量在3 h-6h中均顯著的提高。因此，可以推斷SlHZ45基因受逆境脅迫的誘導，在抵御逆境脅迫中發(fā)揮作用。同時進行了T

7、1代煙草的逆境脅迫處理，SlHZ45基因的表達規(guī)律與番茄中該基因表達規(guī)律吻合。
　　4.20 mM鹽和20％PEG條件下進行了T1代煙草種子萌發(fā)試驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)SlHZ45基因煙草種子萌發(fā)速率以及終萌發(fā)率均顯著的高于對照組。可以推測，SlHZ45基因在種子萌發(fā)期對逆境起到一定的抵抗作用。
　　5.在根長測定實驗中，轉(zhuǎn)基因煙草根長長于對照組0.5 cm左右，側(cè)根分支多于照組。鹽脅迫中，轉(zhuǎn)基因煙草根系均長于對照組，且側(cè)根分支多

8、于對照組。干旱脅迫中根系長度變化規(guī)律與鹽脅迫時基本相同，轉(zhuǎn)基因煙草根系均長于對照組，且側(cè)根分支多于對照組。
　　6.利用在線軟件對SlHZ45基因啟動子序列進行預測和生物信息學分析，結(jié)果表明:啟動子序列中除了存在核心啟動子元件和大量的CAAT box外還含有多個已報道的順式作用調(diào)控元件如:AE-box、GA-motif、 GAG-motif、TCT-motif、ATGCAAAT motif、Skn-1-motif、Circadia