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番茄是全球重要的经济作物之一,而病虫害是目前影响番茄产量的一个重要因素。因此,利用植物自身的抗性控制病虫害,对番茄的生产非常重要,同时也是我国农业迫切需要解决的问题之一。植物信号分子茉莉酸是植物防御病原菌侵染和昆虫侵袭的重要植物激素,其在植物受到生物和环境胁迫时介导植物的防御反应。 当植物受到病虫害等生物胁迫时,体内会合成茉莉酸类物质,它可以促进由其受体蛋白COI1介导的对JAZ蛋白的泛素化降解,从而解除JAZ蛋白对不同转录因子的功能抑制,进而启动茉莉酸下游有关抗性响应基因的表达,以应对生物胁迫。因为JAZ蛋白在茉莉酸信号通路中起到了重要的承上启下作用,所以我们希望通过研究番茄的JAZ蛋白从而发现茉莉酸信号通路中JAZ蛋白究竟发挥着怎样的调控作用。首先本研究检测了番茄中存在的11个JAZ基因的受诱导情况,发现番茄JAZ家族中的大多数成员的表达都受到活性茉莉酸、机械损伤、腐生型病原菌Botrytis cinerea和寄生型病原菌Pst.DC3000的强烈诱导;然后,我们又系统性的分析了番茄JAZ蛋白家族成员与受体COI1、与不同转录因子及与其他JAZ蛋白间的相互作用。最后,通过上述研究,我们发现了两个特殊的番茄JAZ蛋白JAZ3和JAZ5,并对它们的功能进行了进一步的深入研究。 研究发现,JAZ3蛋白不能与任何一个其他的番茄JAZ蛋白形成同源或异源二聚体,且相对于野生型CM(Solanum lycopersicum cv Castlemart),JAZ3过表达转基因番茄植株受机械损伤诱导的基因显著下调,相应的对咀食性昆虫Helicoverpa armigera和腐生型病原菌Botrytis cinerea的抗性也降低。而对JAZ5基因的研究则发现,JAZ5过表达转基因番茄植株和JAZ5缺失Jas结构域过表达转基因番茄植株受机械损伤处理后,茉莉酸信号转导途径中相关抗性响应基因的表达水平与野生型CM相比都显著升高,且对咀食性昆虫和腐生型病原菌的抗性也增强,这表明JAZ5可能正向调控了茉莉酸防御反应的信号途径。对番茄中JAZ3和JAZ5功能的进一步研究将为阐明番茄抗性反应的信号调控网络提供新的知识积累,同时也为研究番茄中其它JAZ基因在茉莉酸信号转导途径中的功能分析提供了研究基础和理论依据。