番茄組蛋白去乙酰化酶基因SlHDA5的功能研究.pdf

1、組蛋白去乙?；墙M蛋白修飾作用中的一種，是表觀遺傳中一種非常重要的手段。組蛋白去乙?；cDNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、DNA損傷修復(fù)、基因沉默、細(xì)胞分化以及細(xì)胞周期相關(guān)。在染色質(zhì)中，組蛋白的去乙酰化不僅可以穩(wěn)定核小體的結(jié)構(gòu)，而且能恢復(fù)DNA與組蛋白之間的作用，進(jìn)而阻礙DNA和參與調(diào)控的蛋白之間的特異性結(jié)合。在去乙?；饔弥衅鸫呋饔玫闹饕墙M蛋白去乙?；福╤istone deacetylases, HDACs），它能將乙?；鶑慕M蛋白末端的賴氨酸殘

2、基移除，從而促進(jìn)組蛋白與沉默子的相互作用，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄抑制作用。組蛋白去乙酰化酶基因不僅在植物生長發(fā)育過程中起重要作用，而且在激素處理以及非生物脅迫過程中發(fā)揮著重要作用。近幾十年來，組蛋白去乙酰化在擬南芥和水稻中的功能研究較多，但是番茄中去乙酰化酶基因的研究報道很少。
　　本研究中，我們以番茄Solanum lycopersicum Mill. var. Ailsa Craig(AC++)為研究材料，對HDACs家族的SlHDA5基因

3、進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　?。?）根據(jù)茄科基因組庫中SlHDA5的序列號Solyc08g065350，得到該基因的氨基酸序列，長度為347aa。將該基因的氨基酸序列和擬南芥中功能已知的HDACs基因蛋白序列比對發(fā)現(xiàn)，該蛋白和其他已知蛋白一樣都含有一個HDAC結(jié)構(gòu)域；系統(tǒng)發(fā)育樹分析表明，SlHDA5與擬南芥AtHDA2具有較高的同源性，推斷該目的基因?qū)儆赗PD3/HDA1家族中的III類；
　?。?） SlHDA

4、5基因在野生型番茄中的組織表達(dá)模式分析表明，該基因在根中表達(dá)量較高，在葉片發(fā)育過程中表達(dá)量增加，同時隨著果實(shí)的發(fā)育成熟，該基因呈現(xiàn)上升趨勢，表明該基因可能參與果實(shí)成熟過程；
　?。?）激素（ABA、SA、MeJA和IAA）處理野生型番茄幼苗，經(jīng)實(shí)時定量PCR分析，結(jié)果表明SlHDA5在外源ABA和MeJA的誘導(dǎo)下表達(dá)量明顯上調(diào)，而在SA和IAA的誘導(dǎo)下表達(dá)量變化不明顯，表明該基因可能參與ABA和MeJA的調(diào)控過程；
　　（4

5、）非生物脅迫（高溫、低溫、脫水和鹽）處理野生型番茄幼苗，實(shí)時定量 PCR結(jié)果表明，SlHDA5在高溫、鹽和脫水處理下表達(dá)量上升較明顯，在低溫處理下表達(dá)量上升不明顯，說明SlHDA5基因可能參與這些非生物脅迫響應(yīng)；
　?。?）利用 RNA干擾技術(shù)，我們構(gòu)建了 SlHDA5基因的沉默載體SlHDA5-RNAi，采用農(nóng)桿菌侵染轉(zhuǎn)化野生型番茄子葉方法，篩選獲得轉(zhuǎn)基因番茄陽性植株，后期種入田間觀察轉(zhuǎn)基因番茄的葉片和果實(shí)與野生型番茄并無明顯差

6、別；
　?。?）轉(zhuǎn)基因T1代陽性株系干旱和鹽脅迫處理發(fā)現(xiàn)，干旱處理的轉(zhuǎn)基因株系比同處理的野生型番茄更早出現(xiàn)萎蔫失水的現(xiàn)象；檢測相關(guān)生理指標(biāo)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因株系中葉片的葉綠素含量和相對含水量較同處理的野生型降低，而丙二醛含量較野生型升高。同時檢測鹽處理24h和48h后轉(zhuǎn)基因株系根中脅迫相關(guān)基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)PR1和TAS14的表達(dá)量明顯低于野生型番茄；此外鹽水浸泡轉(zhuǎn)基因株系以及野生型番茄的葉片四天后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因株系葉片較野生型退綠更明顯，檢

7、測發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因株系中葉片的葉綠素含量較同處理的野生型降低，說明SlHDA5基因沉默導(dǎo)致番茄抵抗干旱和鹽脅迫的能力下降；
　?。?）轉(zhuǎn)基因T1代幼苗鹽和ABA敏感性實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因幼苗的生長受到抑制，根和莖的長度較野生型的短，說明SlHDA5基因沉默導(dǎo)致番茄T1代幼苗對鹽和ABA的敏感性增加。
　　綜上所述，SlHDA5基因是RPD3/HDA1家族中的III亞類的成員并且在根、萼片、花以及成熟果實(shí)中表達(dá)量較高；該基因的表達(dá)受AB