番茄果实早期发育重要调控因子的发掘与功能分析

摘要

番茄栽培面积广泛，是世界上重要的蔬菜作物之一，也是研究果实发育的重要模式植物。番茄果实的发育状况将直接影响其产量与品质，因此研究果实发育具有重要的理论和实践意义。本研究通过对0 DPAe（开花当天，去雄）、1 DPA（花后一天，未去雄）、2 DPA（花后两天，未去雄）和5 DPA（花后五天，未去雄）四个时期番茄果实进行细胞学观察发现，2 DPA果实的细胞层数已经有所增加，表明此时期细胞分裂已经开始;5DPA果实的子房壁厚度明显增加，细胞体积增大，说明番茄果实在受精后5天已经进入细胞膨大时期;通过对这四个时期果实的子房壁与胚珠进行转录组分析，我们发现一些基因在番茄果实发育早期的表达具有时空特异性。一些与植物激素合成、运输及响应有关的基因在不同果实发育时期具有不同的表达模式。转录组分析结果显示，5个TALE家族成员Solyc01g100510、Solyc05g005090、Solyc06g074120、Solyc09g011380和Solyc11g069890在花和果实中较为特异表达。通过CRISPR/CAS9基因编辑对这5个TALE家族成员在果实发育中的功能进行研究，获得了BL2(Solyc06g074120)和TKN3（Solyc05g005090）T1代CRISPR敲除纯合突变体。与野生型番茄相比，获得的bl2纯合突变体均具有果皮局部颜色变浅的表型。tkn3突变体具有果实形状变扁、花（除柱头外）器官变大、叶片颜色变深和叶片表面产生瘤状突起等一系列表型。通过酵母双杂交鉴定了番茄中不同TALE家族成员蛋白质间的相互作用，结果显示，与拟南芥等其他植物的研究结果相似，番茄中不同KNOX亚家族与BELL亚家族的成员间也存在相互作用，可以作为异源二聚体发挥作用。
　　综上所述，本研究解析了果实早期发育不同组织中基因的动态变化规律，挖掘了一些参与果实早期发育的重要调控因子;通过对在果实早期表达的TALE家族成员的功能分析，证明了TALE家族成员参与番茄果实发育调控。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 绪论

1．1 植物果实发育的研究进展

1．1．1 植物果实发育过程

1．1．2 植物果实发育的影响因素

1．2 番茄果实发育的研究进展

1．2．1 番茄果实的发育过程

1．2．2 番茄果实大小与形状相关基因的研究

1．2．3 番茄果实颜色相关基因的研究

1．2．4 番茄果实成熟相关基因的研究

1．3 TALE家族在植物发育中的功能研究

1．3．1 TALE家族在植物生长发育中的功能

1．3．2 TALE家族在植物果实发育中的功能

1．4 本研究的目的意义与技术路线

1．4．1 研究的目的意义

1．4．2 技术路线

第二章 番茄果实早期发育调控因子的发掘

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 番茄果实不同发育时期细胞观察

2．2．2 转录组数据的分析

2．3 讨论

2．3．1 番茄果实发育中基因表达具有动态性

2．3．2 子房壁中特异表达基因为果实发育的研究开辟了新方向

第三章 TALE家族成员在番茄果实发育中的功能验证

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 候选基因的确定

3．2．2 1ALE家族成员调控番茄果实的发育

3．2．3 番茄中KNOX与BELL相互作用调控番茄生长发育

3．3 讨论

3．3．2 KNOX与BELL亚家族成员发生相互作用，共同调控番茄果实的发育

第四章 全文结论

参考文献

附录

致谢

作者简历