【摘 要】
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番茄（Solanum lycopersicum）是一种深受广大消费者喜爱的蔬菜作物,选育优质品种一直是科研工作者的奋斗目标。株高是植物最基本的外部特征,也是作物育种需要考察的农艺性状之一。矮化株型有助于提高作物抵抗外界胁迫能力,并有提高种植密度、增加产量、利于机械化采收等诸多优势。BASIC PENTACYSTEINE（BPC）是植物特有的一类转录因子,对植物的生长发育具有重要调节作用,但番茄BP
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番茄（Solanum lycopersicum）是一种深受广大消费者喜爱的蔬菜作物,选育优质品种一直是科研工作者的奋斗目标。株高是植物最基本的外部特征,也是作物育种需要考察的农艺性状之一。矮化株型有助于提高作物抵抗外界胁迫能力,并有提高种植密度、增加产量、利于机械化采收等诸多优势。BASIC PENTACYSTEINE（BPC）是植物特有的一类转录因子,对植物的生长发育具有重要调节作用,但番茄BPC家族基因的功能尚未研究。本课题对番茄BPC家族基因进行鉴定,其中重点对SlBPC6基因进行了转基因功能验证,并通过一系列分子生物学手段解析了其调控番茄株高的分子机理。获得如下研究结果:1.番茄基因组中共鉴定出6个BPC基因,对番茄、拟南芥、水稻三个物种BPC家族的进化树分析发现,所有BPC蛋白被分为3类,其中SlBPC2、SlBPC4和SlBPC5属于Ⅰ类,SlBPC1和SlBPC6属于Ⅱ类,SlSlBPC3属于Ⅲ类;亚细胞定位实验结果表明,该家族基因成员都定位在细胞核中;2.番茄BPC基因在各组织中都有表达,I类成员SlBPC2、SlBPC4和SlBPC5在叶片、花中表达较高,II类成员SlBPC1和SlBPC6在叶片、花、幼果中表达量较高,Ⅲ类成员SlBPC3在花和幼果中表达最多,而在叶片中表达较低;3.超量表达SlBPC6导致株高下降,内源活性GA1、GA4含量和叶绿素含量下降,SlBPC6 CRISPR/Cas9敲除株系在幼苗阶段株高与背景材料无显著差异,而生长后期株高显著低于背景材料;GA3喷施SlBPC6超量表达转基因株系,植株能够显著增高,恢复至背景材料未处理株高水平,说明SlBPC6能够响应赤霉素;4.SlBPC6超量表达转基因株系中赤霉素合成途径基因SlKO、SlKAO、SlGA2ox3和SlGA3ox2的表达量显著上升,SlGA20ox1和SlGA20ox2的表达显著下降,猜测SlBPC6可能通过负调控SlGA20ox1和SlGA20ox2的表达或通过正调控GA失活基因SlGA2ox3的表达来降低植物体内的GA含量;5.SlGA20ox1和SlGA20ox2启动子上存在多个RGARAGRRA序列（已报道的拟南芥BPC基因结合序列）,酵母单杂交和双荧光素酶实验结果表明SlBPC6能够直接结合SlGA20ox1和SlGA20ox2启动子区域,并且起转录抑制的作用。凝胶迁移实验进一步证明S1BPC6蛋白能够在体外结合SlGA20ox1启动子上的TGAGAGATA序列;6.SlBPC6超量表达转基因材料茎尖组织的RNA-seq分析发现,与对照相比,两组材料共存在1838个差异表达基因,KEGG途径富集结果显示差异基因主要富集在代谢途径和次生代谢物的合成通路,GO分析显示差异基因主要参与氧化还原、转录调控、多种植物激素合成和信号转导、胁迫响应、光合作用等生物学过程。
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