油菜素甾醇對番茄保衛(wèi)細胞運動的影響及其調(diào)控機制.pdf

1、植物在生長發(fā)育過程中，需要與周邊諸多環(huán)境因子進行協(xié)調(diào)互作。一方面需要利用環(huán)境中的光照、水分、營養(yǎng)等進行生長，另一方面也要應對環(huán)境中的高溫、干旱、病蟲害等脅迫。而氣孔作為葉片下表皮上一對保衛(wèi)細胞圍繞而成的小孔，是植物與環(huán)境發(fā)生聯(lián)系的重要門戶。氣孔的形態(tài)、密度、開閉狀態(tài)直接影響植物的光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、抗病蟲害等諸多生理過程。此外，油菜素甾醇(Brassinosteroid，BR)作為一種重要的植物激素，可以調(diào)控植物的生長發(fā)育以及

2、緩解多種環(huán)境脅迫。BZR1是BR信號轉導途徑中的重要組分，作為轉錄因子參與調(diào)控多種BR響應基因，并發(fā)揮相應的生理功能。因此，研究BR及其信號轉導組分BZR1對保衛(wèi)細胞運動的調(diào)控機制，不僅可以豐富對保衛(wèi)細胞信號轉導網(wǎng)絡的認識，也為提高植物抗性與發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)提供重要的理論基礎。本研究以番茄野生型Ailsa Craig(AC)，BZR1-1D過量表達轉基因植株BZR1-1D＃23及其背景型中蔬四號(ZS4)為材料，研究了BR對保衛(wèi)細胞運動的

3、影響;并利用iTRAQ蛋白組學技術揭示了BR誘導氣孔關閉過程中的蛋白水平變化及其與生理進程的關系。此外，利用脫落酸(Abscisic acid，ABA)與茉莉酸(Jasmonicacid，JA)相關突變體，從氣孔開閉、相關基因轉錄水平，探究BR在調(diào)控保衛(wèi)細胞運動過程中與ABA和JA的互作。主要研究成果如下:
　　1.BR對番茄氣孔具有誘導關閉的效應。隨著表油菜素內(nèi)酯(Epibrassinolide，EBR)處理濃度增加，處理時間增

4、長，誘導氣孔關閉的效應也遞增。在BZR1-1D＃23植株中，內(nèi)源BZR1-1D的過量表達增強了BR的信號轉導，同樣也誘導氣孔開度減小，說明BR信號途徑正向組分BZR1參與BR對氣孔關閉的調(diào)控。
　　2.利用iTRAQ蛋白組學技術，分析EBR處理與對照以及BZR1-1D＃23和野生型保衛(wèi)細胞中的蛋白組變化，分別鑒定到214與98個差異蛋白。通過對差異蛋白的注釋、聚類、功能分析，發(fā)現(xiàn)BR可以誘導ABA合成酶AAO3與JA合成酶LOX2

5、與LOX1_5的表達，還可以影響體內(nèi)ROS的產(chǎn)生與清除。同時，相關的離子通道也受到BR調(diào)節(jié)，PLCD上調(diào)激活Ca2+內(nèi)流通道，Ca2+結合蛋白CALR與Ca2+通道TPC1受到上調(diào)，H+通道也被調(diào)節(jié)使得胞內(nèi)H+濃度上升。在細胞骨架與細胞壁重構途徑中，還有10個相關的酶發(fā)生上調(diào)，為保衛(wèi)細胞的運動提供支持。此外，能量代謝、光合作用、基因表達與蛋白合成加工等途徑中也有許多蛋白發(fā)生變化。
　　3.通過分析ABA合成突變體sit、JA受體突