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(jìn)化過程中為了應(yīng)對(duì)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(xì)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(xì)胞分化的模式系統(tǒng)，越來越多的研究投入到對(duì)不同植物中表皮毛的發(fā)生調(diào)控機(jī)理、作用和有關(guān)調(diào)控基因的發(fā)現(xiàn)與功能分析等方面的研究當(dāng)中。目前以擬南芥單細(xì)胞表皮毛相關(guān)基因的克隆、功能分析和調(diào)節(jié)機(jī)理的研究最為透徹。而番茄、煙草的表皮毛為多細(xì)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(jī)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(jìn)Ⅰ型、Ⅳ型表皮毛發(fā)生，極顯著的促進(jìn)Ⅵ型表皮毛發(fā)生。因此，對(duì)SlHZ45基因的分離和相關(guān)功能的研究對(duì)于今后多細(xì)胞表皮毛的發(fā)育機(jī)制和調(diào)控機(jī)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(jí)代謝產(chǎn)物的多樣性，因此表皮毛（尤其是腺毛）對(duì)于植物抵御逆境脅迫具有一定的作用。SlHZ45基因促進(jìn)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(duì)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(duì)T1代轉(zhuǎn)SlHZ45基因煙草和T0代SlHZ45基因超表達(dá)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(yàn)以及逆境脅迫下SlHZ45基因的表達(dá)模式分析等試驗(yàn)，探索SlHZ45基因的相關(guān)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(jìn)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(dá)植株葉表皮毛與對(duì)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(dá)植株莖表皮毛與對(duì)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。花表皮毛與對(duì)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(dá)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(jìn)煙草腺毛的發(fā)生有顯著的作用，而對(duì)總體數(shù)量上的促進(jìn)作用不是十分明顯，這與番茄超表達(dá)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(jìn)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(shù)對(duì)低溫、高鹽、干旱脅迫下番茄根、莖、葉、花和果5個(gè)部位進(jìn)行SlHZ45基因的表達(dá)分析。

6、結(jié)果顯示，SlHZ45基因在各個(gè)部位均有表達(dá)，在根、果中表達(dá)量極低，在花中表達(dá)量最高。3種脅迫下根、果中基因表達(dá)量仍相對(duì)較低，鹽處理中花器官中該基因表達(dá)量最高并且在6h出現(xiàn)峰值，冷脅迫中莖、葉和花均在3h時(shí)出現(xiàn)峰值，且相對(duì)表達(dá)量接近，干旱脅迫下花中6h表達(dá)量峰值最高。隨著處理時(shí)間延長，SlHZ45基因在莖、葉、花中的表達(dá)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(dǎo)，在抵御逆境脅迫中發(fā)揮作用。同時(shí)進(jìn)行了T

7、1代煙草的逆境脅迫處理，SlHZ45基因的表達(dá)規(guī)律與番茄中該基因表達(dá)規(guī)律吻合。
　　4.20 mM鹽和20％PEG條件下進(jìn)行了T1代煙草種子萌發(fā)試驗(yàn)。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(duì)照組?？梢酝茰y，SlHZ45基因在種子萌發(fā)期對(duì)逆境起到一定的抵抗作用。
　　5.在根長測定實(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)基因煙草根長長于對(duì)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(duì)照組，且側(cè)根分支多

8、于對(duì)照組。干旱脅迫中根系長度變化規(guī)律與鹽脅迫時(shí)基本相同，轉(zhuǎn)基因煙草根系均長于對(duì)照組，且側(cè)根分支多于對(duì)照組。
　　6.利用在線軟件對(duì)SlHZ45基因啟動(dòng)子序列進(jìn)行預(yù)測和生物信息學(xué)分析，結(jié)果表明:啟動(dòng)子序列中除了存在核心啟動(dòng)子元件和大量的CAAT box外還含有多個(gè)已報(bào)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