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油菜素甾醇(Brassinosteroids，BRs)是重要的植物激素，在植物生长发育方面发挥了重要作用。番茄是全世界种植面积最广的蔬菜作物之一，外源喷施适当浓度的BR或过表达BR信号正向调控基因能够通过增强BR信号来改变番茄的农艺学性状。前人研究证实对拟南芥BRI1(Brassinosteroid Insenstive 1)的不同磷酸化位点进行修饰会调控BR信号强度是植株生长发育表现多样性。番茄作为重要的园艺作物，其BR信号转导路径中仅有SlDWARF、SlBRI1、SlSERK3A(Somatic Embryogensis Recptor Kinase 3A)、SlSERK3B(Somatic Embryogensis Recptor Kinase 3B)和SlBZR1(Brassinazole Resistant 1)等少数几个组分的功能得到解析，对BR信号缺乏全面且深入的研究。为进一步探究BR信号对番茄农艺学性状的影响，本研究首先以SlBRI1磷酸化位点苏氨酸-1050(Thr-1050)为研究对象，从BRI1自磷酸化水平、BR信号的变化、植物激素的响应、营养生长期及生殖生长期主要农艺性状等几个方面对Thr-1050位点进行了评价。其次克隆了AtBIN2(Brassinazole Resistant 2)在番茄中的三个同源蛋白SlBIN2.1、SlBIN2.2和SlBIN2.3，并在拟南芥和番茄中明确了其作为BR信号负调控因子的功能。最后筛选了SlBIN2.1的下游底物SlBIML1(SlBIN2.1-Interacting Myb-Like 1)并对其功能进行了初步研究。本研究主要获得如下研究结果：
1.以SlBRI1磷酸化位点Thr-1050为研究对象，利用定点突变模拟Thr-1050磷酸化(Thr-1050-Asp)和去磷酸化(Thr-1050-Ala)两种状态。去磷酸化的Thr-1050-Ala在体外和活体中都能增加SlBRI1的自磷酸化水平，表明Thr-1050位点负调控SlBRI1的自磷酸化水平。cu3-abs1是番茄BRI1弱突变体，SlBRI1及T1050A转化cu3-abs1能够恢复其BR信号的缺陷表型。对T1050A-1、T1050A-7、T1050A-10、SlBRI-1和cu3-abs1的黑暗中下胚轴长度、BR含量、BR信号标志基因SlCPD和SlDWARF的表达水平等进行了评价，结果显示T1050A和SlBRI1均能恢复cu3-abs1的BR信号，而且T1050A的BR信号要强于SlBRI1-1，揭示Thr-1050位点是SlBRI1介导BR信号传递的负调控位点。农艺性状统计表明，T1050A和SlBRI-1在株高、茎粗、节间距离等性状上没有明显区别，而T1050A植株开展度、叶面积、果实重量和单株果实数相比于SlBRI1-1得到明显提升，果实中的抗坏血酸、可溶性糖和苹果酸等营养物质含量降低，但柠檬酸含量上升。该结果表明磷酸化位点Thr-1050的磷酸化在番茄中产量性状形成中具有负向调控功能，且该位点在番茄品质形成中也具有调控功能。
2.基因同源克隆发现番茄中Solyc02g072300、SlSK(SHAGGY-like protein Kinase)和Solyc03g006070与AtBIN2蛋白高度同源，在进化上都处于GSK3类蛋白CladⅡ亚组，分别命名为SlBIN2.1、SlBIN2.2和SlBIN2.3。亚细胞定位和体外磷酸化水平检测显示SlBIN2s定位于细胞质和细胞核，且具有激酶活性。在拟南芥BRI1弱突变体bri1-5中异源表达SlBIN2s-GFP均会抑制BR信号且不同程度的增强bri1-5的生长缺陷表型。对番茄SlBIN2s过表达系和敲除系的表型观测及BR信号标志基因SlCPD和SlDWF表达量分析发现，SlBIN2s在番茄BR信号转导中起负调控功能，且存在功能冗余。由于体内平衡调节的存在，导致SlBIN2s-GFP过表达系和三突变体slbin2-t的生长发育都会受到抑制。
3.利用SlBIN2.1为钓饵进行酵母文库筛选，获得一个与AtEFM同源的G2-like转录因子SlBIML1，该转录因子具有一个保守的Myb结构域，亚细胞定位显示其在细胞核和细胞质中都有分布。启动子分析显示SlBIML1主要分布于番茄脉管系统，而且epiBL和硝态氮能够诱导SlBIML1的表达。酵母双杂交、Pull-down和BiFC证实SlBIML1能够与SlBIN2.1在体内和活体中相互作用，并且能够被SlBIN2.1磷酸化。对番茄Micro-Tom背景下的SlBIML1过表达系和敲除系的表型观察和BR信号标志基因SlCPD和SlDWARF表达量检测，结果显示SlBIML1不影响番茄BR信号通路，且在植株体内存在一个平衡调控，即SlBIML1的蛋白水平过高或过低都会抑制植株的生长发育。此外，SlBIML1过表达植株下胚轴长度增加；SlBIML1敲除系出现叶绿素含量下降和顶端坏死的表型。遗传实验证实SlBIN2.3过表达能够部分恢复slbiml叶绿素缺乏的表型并完全抑制顶端坏死的现象，且20℃培养SlBIML1敲除系也能够部分抑制其顶端坏死的表型。
总之，上述研究结果表明SlBRI1磷酸化位点Thr-1050，番茄BR信号负调控因子SlBIN2s及其下游转录因子SlBIML1在BR信号介导的番茄生长发育和农艺性状形成中发挥了重要功能。
1.以SlBRI1磷酸化位点Thr-1050为研究对象，利用定点突变模拟Thr-1050磷酸化(Thr-1050-Asp)和去磷酸化(Thr-1050-Ala)两种状态。去磷酸化的Thr-1050-Ala在体外和活体中都能增加SlBRI1的自磷酸化水平，表明Thr-1050位点负调控SlBRI1的自磷酸化水平。cu3-abs1是番茄BRI1弱突变体，SlBRI1及T1050A转化cu3-abs1能够恢复其BR信号的缺陷表型。对T1050A-1、T1050A-7、T1050A-10、SlBRI-1和cu3-abs1的黑暗中下胚轴长度、BR含量、BR信号标志基因SlCPD和SlDWARF的表达水平等进行了评价，结果显示T1050A和SlBRI1均能恢复cu3-abs1的BR信号，而且T1050A的BR信号要强于SlBRI1-1，揭示Thr-1050位点是SlBRI1介导BR信号传递的负调控位点。农艺性状统计表明，T1050A和SlBRI-1在株高、茎粗、节间距离等性状上没有明显区别，而T1050A植株开展度、叶面积、果实重量和单株果实数相比于SlBRI1-1得到明显提升，果实中的抗坏血酸、可溶性糖和苹果酸等营养物质含量降低，但柠檬酸含量上升。该结果表明磷酸化位点Thr-1050的磷酸化在番茄中产量性状形成中具有负向调控功能，且该位点在番茄品质形成中也具有调控功能。
2.基因同源克隆发现番茄中Solyc02g072300、SlSK(SHAGGY-like protein Kinase)和Solyc03g006070与AtBIN2蛋白高度同源，在进化上都处于GSK3类蛋白CladⅡ亚组，分别命名为SlBIN2.1、SlBIN2.2和SlBIN2.3。亚细胞定位和体外磷酸化水平检测显示SlBIN2s定位于细胞质和细胞核，且具有激酶活性。在拟南芥BRI1弱突变体bri1-5中异源表达SlBIN2s-GFP均会抑制BR信号且不同程度的增强bri1-5的生长缺陷表型。对番茄SlBIN2s过表达系和敲除系的表型观测及BR信号标志基因SlCPD和SlDWF表达量分析发现，SlBIN2s在番茄BR信号转导中起负调控功能，且存在功能冗余。由于体内平衡调节的存在，导致SlBIN2s-GFP过表达系和三突变体slbin2-t的生长发育都会受到抑制。
3.利用SlBIN2.1为钓饵进行酵母文库筛选，获得一个与AtEFM同源的G2-like转录因子SlBIML1，该转录因子具有一个保守的Myb结构域，亚细胞定位显示其在细胞核和细胞质中都有分布。启动子分析显示SlBIML1主要分布于番茄脉管系统，而且epiBL和硝态氮能够诱导SlBIML1的表达。酵母双杂交、Pull-down和BiFC证实SlBIML1能够与SlBIN2.1在体内和活体中相互作用，并且能够被SlBIN2.1磷酸化。对番茄Micro-Tom背景下的SlBIML1过表达系和敲除系的表型观察和BR信号标志基因SlCPD和SlDWARF表达量检测，结果显示SlBIML1不影响番茄BR信号通路，且在植株体内存在一个平衡调控，即SlBIML1的蛋白水平过高或过低都会抑制植株的生长发育。此外，SlBIML1过表达植株下胚轴长度增加；SlBIML1敲除系出现叶绿素含量下降和顶端坏死的表型。遗传实验证实SlBIN2.3过表达能够部分恢复slbiml叶绿素缺乏的表型并完全抑制顶端坏死的现象，且20℃培养SlBIML1敲除系也能够部分抑制其顶端坏死的表型。
总之，上述研究结果表明SlBRI1磷酸化位点Thr-1050，番茄BR信号负调控因子SlBIN2s及其下游转录因子SlBIML1在BR信号介导的番茄生长发育和农艺性状形成中发挥了重要功能。