番茄转录因子GAMYB在非生物胁迫中的功能分析

Abiotic stresses are the major factors that limit tomato (Solanum lycopersicum) growth and production. Gene discovery and functional genomics efforts have revealed that productivity and adaptation of plants to abiotic stresses are controlled by a wide range of genes. GAMYB is a component of gibberellin (GA) signaling, and is also involved in the ABA signaling regulation pathways. Some indirect evidences suggested that GAMYB may involve in response to abiotic stresses, but the role of GAMYB involve in abiotic stresses is still unknown. In previous study, we cloned SlGAMYBL2 gene, a GAMYB transcription factor in tomato, and detected the expression and regulation characteristics of the gene responded to exogenous hormones and abiotic stresses. In this project we are planning to generate transgenic tomato plants with overexpression and RNA interference SlGAMYBL2 by Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation, then to identify the phenotype, physiological indicators and some genes expression in signal transduction pathways of transgenic plants under abiotic stresses. Therefore, these results not only pave the theoretical way for elucidate the function of GAMYB response to abiotic stresses but also can provide important genetic resources in plant breeding for resistance. Generally, this research has important theoretical meaning and promising application in agriculture.

非生物胁迫是番茄生长中主要的限制因子。通过发掘和开发抗性基因，是基因工程改良作物抗性的基础。GAMYB是一个受GA（Gibberellin）调控的MYB类转录因子，也在ABA（Abscisic acid）信号途径中具有重要功能。一些间接的证据显示GAMYB可能参与了非生物胁迫响应，但是GAMYB在非生物胁迫中的作用并不清楚。在前期研究中，我们克隆了番茄GAMYB基因SlGAMYBL2并获得了该基因在外源激素和非生物胁迫中的表达调控特征。本项目拟通过转基因技术获得超表达和RNA干扰植株，对转基因植株进行表型鉴定、生理生化鉴定以及信号转导途径中上下游相关基因的表达量分析，研究SlGAMYBL2其在非生物胁迫中的作用。本项目的开展，对于阐明番茄SlGAMYBL2在非生物胁迫的功能具有重要的意义，同时也为植物抗逆育种提供重要基因资源。因而，具有重要的理论意义和应用前景。

非生物胁迫是番茄生长中主要的限制因子。通过发掘和开发抗性基因，是基因工程改良作物抗性的基础。GAMYB是一个受GA（Gibberellin）调控的MYB类转录因子，也在ABA（Abscisic acid）信号途径中具有重要功能。一些间接的证据显示GAMYB可能参与了非生物胁迫响应，但是GAMYB在非生物胁迫中的作用并不清楚。本项目主要以番茄GAMYB基因SlGAMYBL2为研究对象，同时也对其同源基因GAMYBL1进行了研究，深入系统的探讨了番茄GAMYB基因在非生物胁迫中的功能。结果如下： . 1.SlGAMYBL2是定位于细胞核的转录因子，具有GAMYB典型的R2R3 DNA结构域，在基因上游启动子区，有一些与非生物胁迫相关的顺式作用元件。. 2. SlGAMYBL2在根、茎中表达量较低，在叶片中表达量相对提高，在雄蕊、子房和果实发育后期表达量显著提高。SlGAMYBL2受到激素GA、ABA的诱导而上调，受甘露醇、高盐、低温等非生物胁迫诱导上调。. 3. 构建SlGAMYBL1，SlGAMYBL2超表达和RNA干扰表达载体，分别转化番茄和烟草植株，获得了转基因植株。超表达番茄GAMYB转基因烟草植株叶片表现明显的皱缩气孔数增多的表型。超表达转基因烟草种子在甘露醇、低温和ABA处理条件下表现出较强的抗性，而在NaCl胁迫中表现出更强的敏感性。通过测定野生型和转基因烟草的抗性生理活性，在ABA、甘露醇和低温处理条件下，转基因烟草具有较高的SOD、POD活性和较低的电导率和MDA含量。而在NaCl处理下则与野生型烟草没有明显的差别。表明SlGAMYL作为一个正向转录因子，在干旱、低温等非生物胁迫中起到重要作用。. 4. GAMYB作为SKIP互作蛋白并没有表现出SKIP基因所具有的抗盐能力，表明GAMYB转录因子具有其他的调控途径。5’RACE表明，GAMYB受到miR319的调节。. 5. 同时干扰SlGAMYBL1,SlGAMYBL2基因的转基因番茄表现出无籽果实的表型，说明GAMYB也参与了果实发育调控。.通过本项目的研究， 为明确番茄GAMYB转录因子在非生物胁迫中的作用机制提供了新的实验资料和理论依据。