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番茄是研究肉质类果实发育的模式材料，果实的发育与成熟直接影响其产量与品质。锌指同源域蛋白(ZHD)是植物特异的转录因子家族，已经在多种模式植物中进行了全基因组鉴定，它们中的一些成员在植物生长发育、花发育及胁迫应答反应等过程中发挥重要功能。本实验室前期对KNOX家族成员SlTkn4基因的转录组数据分析中筛选了差异表达的ZHD家族成员SlZHD17，但其功能尚不清楚。本论文以番茄为研究对象，通过生物信息学分析、植物遗传转化、生理生化分析等方法研究SlZHD17转录因子在番茄生长发育及果实成熟过程中的功能，主要研究结果如下：
①SlZHD17转录因子功能的初步分析：SlZHD17基因的编码框为855bp，编码284个氨基酸，具有ZHD家族典型的C2H2型锌指基序（ZF）和DNA结合同源域（HD）。该基因位于番茄与拟南芥ZHD蛋白家族系统进化树中的第一分支。SlZHD17的启动子区域具有逆境应答元件和激素应答元件等多种功能元件。SlZHD17定位于细胞核内，是一个具有转录激活活性的转录因子。SlZHD17基因在番茄各个组织中都有表达，在叶和花组织中表达较高，在果实各个时期的表达相对较低。SlZHD17基因对低温、盐胁迫等逆境胁迫，赤霉素、乙烯等激素处理都有明显的响应。
②SlZHD17基因RNAi干扰植株的获得及表型分析：构建了SlZHD17-RNAi植物干扰表达载体，通过番茄遗传转化获得了转基因阳性植株，利用实时荧光定量PCR实验（qRT-PCR）进一步检测基因表达量，筛选干扰效率较高的株系作为后续实验材料。以野生型为对照，对转基因植株的T1代和T2代进行表型分析发现，转基因植株在营养生长时期：株高变矮、节间变少、节间距变短，赤霉素途径相关基因下调表达。在生殖发育时期：开花时间提前，座果时间提前，绿熟期果实叶绿素含量提高，叶绿体中的类囊体结构增多，叶绿素合成途径中多数基因上调表达。在果实成熟时期：果实硬度降低，体积变小，色素分布不均、出现滞绿，果实呈橙红色不能完全转红，番茄红素的含量显著低于野生型，类胡萝卜素合成途径中大部分基因的表达发生了改变。通过对番茄各个时期的果实品质相关指标分析发现，转基因植株中果糖、葡萄糖含量降低，芦丁、柚皮素等黄酮类物质含量减少，表明转基因果实的品质发生了较大的改变。
③SlZHD17-RNAi转基因株系的转录组分析：通过转录组分析发现野生型和转基因果实在MG（绿熟期）、Br3（破色后3天）时期分别有3821、2467个差异基因，GO富集和KEGG富集表明这些差异基因涉及光合作用、激素合成、次生代谢等多个通路。两个时期的共同差异基因有987个，共同差异基因主要参与光合作用、糖酸合成、细胞壁建成、果胶的生物合成以及次生代谢等多个代谢途径。
④SlZHD17靶基因的鉴定：通过转录组数据分析以及文献参考，筛选出叶绿素合成途径基因SlPAO和SlCAB可能是SlZHD17转录因子的下游靶标基因。利用凝胶迁移阻滞实验（EMSA）、双荧光素酶报告实验（DLR）分别在体外、体内共同验证了SlZHD17与靶标基因的互作，结果表明SlZHD17能够直接调控叶绿素合成相关基因SlPAO和SlCAB的表达。
综上所述，本研究结果表明SlZHD17转录因子在调控番茄的营养生长、生殖发育和果实成熟等多个生理过程中发挥着重要作用。
①SlZHD17转录因子功能的初步分析：SlZHD17基因的编码框为855bp，编码284个氨基酸，具有ZHD家族典型的C2H2型锌指基序（ZF）和DNA结合同源域（HD）。该基因位于番茄与拟南芥ZHD蛋白家族系统进化树中的第一分支。SlZHD17的启动子区域具有逆境应答元件和激素应答元件等多种功能元件。SlZHD17定位于细胞核内，是一个具有转录激活活性的转录因子。SlZHD17基因在番茄各个组织中都有表达，在叶和花组织中表达较高，在果实各个时期的表达相对较低。SlZHD17基因对低温、盐胁迫等逆境胁迫，赤霉素、乙烯等激素处理都有明显的响应。
②SlZHD17基因RNAi干扰植株的获得及表型分析：构建了SlZHD17-RNAi植物干扰表达载体，通过番茄遗传转化获得了转基因阳性植株，利用实时荧光定量PCR实验（qRT-PCR）进一步检测基因表达量，筛选干扰效率较高的株系作为后续实验材料。以野生型为对照，对转基因植株的T1代和T2代进行表型分析发现，转基因植株在营养生长时期：株高变矮、节间变少、节间距变短，赤霉素途径相关基因下调表达。在生殖发育时期：开花时间提前，座果时间提前，绿熟期果实叶绿素含量提高，叶绿体中的类囊体结构增多，叶绿素合成途径中多数基因上调表达。在果实成熟时期：果实硬度降低，体积变小，色素分布不均、出现滞绿，果实呈橙红色不能完全转红，番茄红素的含量显著低于野生型，类胡萝卜素合成途径中大部分基因的表达发生了改变。通过对番茄各个时期的果实品质相关指标分析发现，转基因植株中果糖、葡萄糖含量降低，芦丁、柚皮素等黄酮类物质含量减少，表明转基因果实的品质发生了较大的改变。
③SlZHD17-RNAi转基因株系的转录组分析：通过转录组分析发现野生型和转基因果实在MG（绿熟期）、Br3（破色后3天）时期分别有3821、2467个差异基因，GO富集和KEGG富集表明这些差异基因涉及光合作用、激素合成、次生代谢等多个通路。两个时期的共同差异基因有987个，共同差异基因主要参与光合作用、糖酸合成、细胞壁建成、果胶的生物合成以及次生代谢等多个代谢途径。
④SlZHD17靶基因的鉴定：通过转录组数据分析以及文献参考，筛选出叶绿素合成途径基因SlPAO和SlCAB可能是SlZHD17转录因子的下游靶标基因。利用凝胶迁移阻滞实验（EMSA）、双荧光素酶报告实验（DLR）分别在体外、体内共同验证了SlZHD17与靶标基因的互作，结果表明SlZHD17能够直接调控叶绿素合成相关基因SlPAO和SlCAB的表达。
综上所述，本研究结果表明SlZHD17转录因子在调控番茄的营养生长、生殖发育和果实成熟等多个生理过程中发挥着重要作用。