摘要
番茄（SolanumlycopersicumL.）是世界上广泛栽培的园艺作物之一，随种植面积不断扩大，耕地紧缺、劳动力紧缺等问题日益显现。集约化的育苗方式增加了番茄育苗密度，植株间相互遮阴，促使幼苗发生徒长。节间长度缩短不仅能够有效降低植株高度，抑制徒长，增加土地利用率，减少土壤中营养物质的消耗，还能降低苗期管理和果实采收的人工成本，因此，对节间长度的研究具有重要意义。目前对于节间长度的研究主要集中于水稻、小麦、玉米、大豆等大田作物中而在番茄中节间长度的研究十分有限。为挖掘出调控番茄节间长度的关键基因，本研究以两个不同节间长度的番茄品系‘DH’（长节间）和‘CH’（短节间）为试验材料，通过表型鉴定、植物激素代谢组学分析、激素响应分析、BSA-seq及候选基因表达分析、生物信息学分析等方法进行研究，主要结果如下： 1、对番茄苗期20天到40天的平均节间长度进行测量，通过绘制生长发育动态图发现两番茄品系在测量时期内，‘DH’（长节间番茄品系）的平均节间长度长于‘CH’（短节间番茄品系）。通过对苗期40天两番茄品系的第1至第5节的节间长度分别进行了测量发现，两个品系各个节间的长度均存在明显差异，相同位置处的节间长度均为‘DH’长于‘CH’。对开花结果期两番茄品系的总节间长度和平均节间长度进行比较分析发现‘DH’与‘CH’的总节间长度差异不显著；‘DH’的平均节间长度显著长于‘CH’。 2、对两个不同节间长度番茄品系的茎段进行植物激素代谢组分析，共获得了30种植物激素。对两个番茄之间的各种激素进行聚类分析发现，节间中显著的差异激素为吲哚-3-乙酸甲酯、赤霉素15、赤霉素19、5-脱氧独脚金醇。通过对差异代谢激素代谢通路分析发现，差异代谢激素主要富集在吲哚生物碱生物合成、二萜生物合成、莽草酸途径生物碱的生物合成中，以此推断该3个代谢通路在调控番茄节间长度中起到关键作用。通过对两个不同节间长度番茄品系进行外源GA3和赤霉素抑制剂多效唑喷施发现，喷施外源GA3的植株高度均表现出增高，喷施多效唑的植株高度均表现出降低，说明两番茄品系均能对喷施的外源激素做出响应。 3、在苗期对两个不同节间长度番茄品系进行BSA-seq分析，共获得了137.84Gb有效数据。对SNP和InDel进行关联分析，在3号染色体上获得了大小为6.14Mb的关联区域，共有727个基因。为挖掘参与调控番茄节间长度的关键基因，以植物激素信号转导通路和二萜生物合成通路中的基因作为切入点，筛选出5个差异表达基因，分别为GA3ox.1、AUX/IAA、AHP、A-ARR和JAZ。通过对5个候选基因进行荧光定量表达分析发现，在苗期25天和苗期35天5个候选基因在两个番茄品系中均出现差异表达。 4、对GA3ox.1基因进行生物信息学分析和不同组织部位的荧光定量分析发现，GA3ox.1基因编码的蛋白质含有355个氨基酸，对GA3ox.1蛋白二级进行分析发现，该蛋白二级结构主要由α-螺旋（31.27%）、延伸链（16.06）、β-转角（6.48%）和无规卷曲（46.20%）4种形式组成；对GA3ox.1进行时空表达分析发现，在两番茄品系的根、茎、叶中的表达量有所不同，叶中的相对表达量最高，其次为根，表达量最低的部位是茎。
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