《番茄SlBL4基因調控果實發育和成熟的機理研究》是依託重慶大學，由燕芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：番茄SlBL4基因調控果實發育和成熟的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：燕芳
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
同源異型盒基因編碼具有同源異型盒結構域的蛋白，是一類重要轉錄調控因子，在真核生物生長發育過程中發揮著重要調控作用。BELL家族是同源異形盒轉錄因子的一類，存在於所有陸生植物中。本項目在前期研究中分離了BELL家族中的SlBL4，干擾SlBL4後，發現番茄果實在未成熟階段積累較多葉綠素、幼果深綠，而破色後轉基因番茄果實呈橙紅色且著色不均，結果說明SlBL4可能參與了果實色素形成和調控果實成熟。因此，本項目擬通過組織切片和RNA-seq技術研究野生型番茄與SlBL4轉基因番茄（包括干擾和超表達株系）果實形成過程中顯微結構和基因表達譜的差異，並利用ChIP-Seq和EMSA技術深入分析SlBL4調控的靶基因，明確其調控途徑及機理。研究結果不僅可以揭示SlBL4調控番茄果實發育和成熟的信號網路，同時也可為利用基因工程技術進行果實類作物品種改良提供新的基因資源。
結題摘要
番茄是一種重要經濟作物，也是研究果實的一種模式植物。果實發育調控的分子機制是一個複雜而有序的過程。葉綠體是植物光合作用的場所，而葉綠素則是植物進行光合作用的主要色素。光合作用為番茄果實生長發育提供能量和碳水化合物；番茄果實碳水化合物的種類和含量，直接影響果實的品質。番茄果實成熟軟化與細胞壁的降解過程密不可分，植物細胞壁結構對於保護原生質體和維持器官與植株的固有形態具有重要的作用。番茄BELL亞家族對於調控葉綠體發育和細胞壁降解的調控機制仍不清晰；因此，深入研究BELL亞家族的轉錄調控機理將有助於闡明其在番茄果實葉綠體發育及其細胞壁降解調控過程具有重要的理論意義。本研究採用RNAi干擾技術、轉錄組測序（RNA-Seq）、染色質免疫共沉澱技術（ChIP-seq）及其它研究方法，分析SlBL4調控番茄葉綠體和細胞壁發育的分子機制，主要結論如下：1、以番茄（Micro-Tom）RNAi轉基因植株為材料，研究發現轉基因番茄果實顏色變深，葉綠素含量提高且葉綠體中類囊體片層結構增多；果實變軟且細胞壁間隙增大；表明S1BL4調控葉綠素的積累、葉綠體的發育和細胞壁的降解過程；2、採用RNA-Seq分析轉基因番茄與對照組番茄，不同時期果實中差異表達基因，發現這些基因主要參與與葉綠體發育、葉綠素代謝、類胡蘿蔔素代謝和細胞壁代謝等；3、採用ChIP-seq篩選到1875個SlBL4 靶標基因，主要包括三類motif，即 TGGGC（C/T），（G/A）GCCCA（A/T/C）和（C/A/T）（C/A/T）AAAAA（G/A/T）（G/A）。 通過對RNA-Seq 和 ChIP-seq 的數據分析，發現共有 420 重疊基因，主要包括以下幾個基因SlPPO， SlCHLD， SlCAB-3B， SlPE 和 LeSPL-CNR等。進一步利用EMSA體外實驗驗證，表明SlBL4 直接抑制SlPPO， SlCHLD， SlPOR，CABs 和TKN2的表達來調控葉綠體的發育。SlBL4 直接抑制SlPE或激活 LeSPL-CNR 來調控細胞壁的降解。綜上所述，本研究明確了SlBL4在番茄果實生長發育和成熟的轉錄調控機制，為深入闡明果實發育和成熟調控通路奠定了基礎。
