番茄中茉莉酸與其他激素信號的相互作用研究.pdf

1、番茄(Solanumlycopersicum)是最重要的蔬菜作物之一，隨著番茄遺傳學(xué)研究和國際茄科基因組計劃(InternationalSolanaceaeGenomicsProject，SOL)的發(fā)展，番茄已成為研究植物激素相互作用的理想模式植物。茉莉酸(jasmonicacid，JA)作為一種新型的植物內(nèi)源激素，既是植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)因子，又在植物對逆境的適應(yīng)性中發(fā)揮重要作用，因而受到研究者廣泛的關(guān)注。本文以轉(zhuǎn)基因番茄和激素相關(guān)突變

2、體為試材，研究了番茄中系統(tǒng)素/茉莉酸(systemin/JA)與油菜素甾醇類(Brassinostsroids，BRs)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的相互作用，并研究了JA與其他激素途徑在莖枯病抗性以及AAL-toxin誘導(dǎo)的細胞程序化死亡(programmedcelldeath，PCD)中的作用。所取得的主要結(jié)果如下： 1、建立了番茄轉(zhuǎn)基因體系，將擬南芥中BR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)組分基因bzr1和bes1轉(zhuǎn)入番茄中。通過PCR檢測共獲得5株bzr1和3株

3、bes1陽性植株，RT-PCR分析表明，陽性植株中均有目的基因的表達。轉(zhuǎn)基因植株均能正常生長結(jié)實，對獲得的轉(zhuǎn)基因后代進行遺傳特性分析，結(jié)果表明3個bzr1轉(zhuǎn)基因株系和1個bes1轉(zhuǎn)基因株系中Kan抗性植株與敏感植株分離比符合3:1，表明這3個bzr1株系是單拷貝插入，1個bes1株系是單拷貝。 2、以bzr1轉(zhuǎn)基因植株為材料，對BR反應(yīng)進行了分析。結(jié)果顯示，在光照和黑暗條件下，BR處理轉(zhuǎn)基因植株后下胚軸和根長度的變化與野生型變化

4、一致，但是轉(zhuǎn)基因植株中提高了BR生物合成基因Dwarf以及BR調(diào)節(jié)基因LeBR1的表達。MeJA處理dx，bzr1轉(zhuǎn)基因植株以及野生型后，JA響應(yīng)基因PI-Ⅱ的表達變化一致。與對照中蔬四號相比，bzr1轉(zhuǎn)基因植株中JA生物合成基因(LOXD，OPR3和AOS2)的表達也沒有明顯差異。光照條件下，不同濃度的BL處理systemin/JA突變體(spr1，spr2和def1)及其野生型后，其根長變化趨勢一致。黑暗條件下，BL及其抑制劑BRZ

5、處理systemin/JA突變體(spr1，spr2和def1)后，其根和下胚軸長度變化與野生型相比沒有明顯差異。10-7M的BL處理systemin/JA突變體后分析了BR調(diào)節(jié)基因Dwarf和LeBR1的表達，結(jié)果顯示，與野生型相比，突變體中BR調(diào)節(jié)基因表達變化一致。以上結(jié)果表明，systemin/JA傷信號與BR被膜受體感知后，在細胞質(zhì)中的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑之間可能沒有相互作用，而是擁有完全不同的下游組分來調(diào)節(jié)基因的表達和特定的生理反應(yīng)。

6、 3、利用JA突變體(spr2，def1和jai1)，研究了JA生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在番茄對鏈格孢菌(Alternariaalternataf.sp.lycopersici，AAL)引起的莖枯病的抗性中的作用機制。結(jié)果表明，JA能夠提高番茄對莖枯病的抗性，但JA受體COI1對AAL感病是必需的。利用qRT-PCR分析了AAL真菌侵染jail及其野生型后JA生物合成酶基因(LOXD和AOS2)以及水楊酸(Salicylicacid，

7、SA)生物合成(PAL)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑基因(LeNPR1和PR基因)的表達，結(jié)果表明：jai1提高對AAL的抗性并不是由于提高了JA含量，也不是由于增強了SA的生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。利用乙烯抑制劑1-MCP和乙烯過量產(chǎn)生突變體Epi，分析了乙烯在莖枯病抗性中的作用，結(jié)果表明乙烯提高了對AAL真菌的敏感性。利用qRT-PCR分析了AAL侵染jai1及野生型后乙烯生物合成(LeACO1和LeACS4)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中一些基因(LeETR1

8、，LeETR3和ERF1)的表達，結(jié)果顯示：與野生型相比，AAL真菌侵染jai1后明顯抑制了乙烯生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。在以上研究基礎(chǔ)上提出了JA、SA及乙烯“對話”(cross-talk)在番茄對鏈格孢菌抗性中的作用的模式圖。 4、利用JA突變體(spr2，def1和jai1)，研究了JA生物合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在AAL-toxin誘導(dǎo)的細胞程序化死亡中的作用。結(jié)果表明，JA缺失突變體(spr2和def1)增強了AAL-toxi