摘要
被子植物花器官的生长发育是一个极其复杂的过程，被多个内部遗传因子及外部环境信号所调控。MADS-box转录因子作为植物中较大的转录因子家族之一，对被子植物各个器官的生长发育至关重要，尤其是花器官的发育。本研究以番茄为实验材料，采用生物信息学、组织细胞学、酵母双杂交、RNA-seq等策略，对MADS-box转录因子SlMADS48在番茄中的生物学功能进行探索。此外，我们初步阐明了SlMADS48基因参与调控番茄花萼发育的机理。主要研究结果如下： ①SlMADS48基因序列分析表明，该基因cDNA全长为966bp，氨基酸数目为195个，具有典型的MADS-box区域。此外，顺式作用元件分析表明，SlMADS48基因启动子上包含植物激素响应元件、光和胁迫应答元件。 ②SlMADS48基因组织表达谱分析表明，该基因在破色后7天（B+7）的果实中积累最多，其次是茎和花萼，衰老叶片中最少。SlMADS48基因的胁迫及激素表达模式分析表明，该基因能够响应干旱、高盐等多种胁迫，同时，也能够响应生长素和赤霉素两种植物激素。 ③以LBA4404菌体为媒介将SlMADS48过表达载体转入番茄AC++中，培育并获得3个过表达效率较高的SlMADS48转基因株系。 ④SlMADS48过表达幼苗植株生长速率明显快于AC++幼苗。qRT-PCR结果表明，生长素和赤霉素相关基因在SlMADS48过表达植株叶片中明显积累。此外，使用多效唑（PAC）和萘乙酸（NAA）处理AC++和SlMADS48过表达幼苗后，SlMADS48过表达幼苗生长速率较AC++更慢，说明SlMADS48过表达植株对外源PAC和NAA更敏感。 ⑤SlMADS48过表达植株的花萼尺寸比野生型大。组织细胞学分析结果显示，转基因植株花萼中的细胞数目明显多于野生型。qRT-PCR结果显示，细胞周期、 细胞分裂及赤霉素相关基因在转基因株系花萼中均被明显诱导，说明SlMADS48基因可能通过影响细胞周期、分裂及赤霉素相关基因的表达而调控细胞增殖，最终影响番茄花萼的发育。SlMADS48过表达植株的萼片RNA-seq结果表明，过表达SlMADS48基因导致番茄花萼中细胞分裂、赤霉素以及生长素相关基因的表达受到明显诱导，这与花萼组织qRT-PCR结果一致。 ⑥酵母双杂交实验结果表明，SlMADS48蛋白能够与MC、JOINTLESS、SlMBP21和SlFYFL蛋白发生相互作用，该四个互作蛋白已被确定可调节萼片的发育。说明SlMADS48蛋白可能通过与上述4个蛋白互作而对花萼发育进行调控，导致转基因植株的花萼尺寸发生改变。 ⑦SlMADS48过表达植株耐旱性弱，叶片失水速率快，相对含水量低。同时，过氧化氢、MDA的含量较高，可溶性糖和游离脯氨酸的含量较低。说明过表达SlMADS48基因降低了番茄植株的耐旱性。 综上，我们发现了MADS-box转录因子SlMADS48可能通过影响番茄萼片中的细胞增殖，从而调控番茄萼片的发育。同时，我们初步阐明了SlMADS48蛋白可能通过与4个萼片发育相关蛋白（MC，JOINTLESS，SlMBP21，SlFYFL）相互作用而对番茄萼片的发育进行调控。此外，我们解析了过表达SlMADS48基因可能通过影响生长素及赤霉素相关基因的表达而影响番茄幼苗植株株高，并且探究出过表达SlMADS48基因可能通过打破植株细胞的内环境稳态而降低植物的耐旱能力。
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