miR398介导的CSD基因表达对番茄耐盐性影响机理研究

次生盐渍化是限制我国设施生产最主要的土壤障碍因子。盐分胁迫对植物的主要伤害方式之一是活性氧伤害，因而将抗氧化相关的基因转入植物体可增强活性氧清除能力，提高其耐盐性。但通过转基因提高植物耐盐性仅限于实验室阶段。其原因之一是miRNA等转录后调控可以调节mRNA水平或参与mRNA翻译为蛋白质的进程，影响了相应蛋白质的功能。miR398是番茄盐分胁迫响应的miRNA之一，其靶基因是关键的抗氧化酶Cu/Zn SOD(CSD)的编码基因。本项目拟以我国重要的设施栽培作物番茄为试材，采用瞬时表达系统筛选能调节CSD基因的miR398成员，通过农杆菌介导法转入CSD基因及miR398，探讨miR398超表达对番茄CSD表达水平的影响，分析番茄miR398丰度-CSD表达-活性氧代谢-耐盐性之间的相互关系，阐述miR398介导的转录后调控影响番茄耐盐性的分子机制，为通过基因工程提高作物抗逆性提供理论依据。

土壤次生盐渍化影响我国设施园艺产业可持续发展的重要限制性因子之一。盐分胁迫对植物的重要伤害途径之一是活性氧伤害。SOD是植物活性氧清除过程中第一个发挥关键作用的酶。因此研究SOD的调控对于提高作物的抗性具有较为重要的意义。近年来研究发现植物微小RNA(miRNA)也参与调控SOD基因的表达。在园艺作物中，miR398表达与CSD基因表达、耐盐性的关系仅停留在基因的表达分析等层面，该基因的功能及与CSD基因的关系、与活性氧代谢的此消彼长情况还有待进一步明确。. 在项目实施过程中，我们采用同源克隆的办法，通过引物设计、PCR扩增、测序和比对分析等手段从番茄中克隆到了sly-miR398a和sly-miR398b两个基因，其成熟序列与均与拟南芥的序列相同。采用生物信息学手段对其靶基因、系统进化和二级结构进行分析，分析发现其靶基因均只有CSD基因，miR398基因家族进化树主要按基因类别聚集。研究了盐分胁迫条件下miR398基因、CSD基因表达与Cu/Zn-SOD活性的时间变化，发现CSD基因表达与Cu/Zn-SOD活性呈现正相关，而miR398a表达丰度与CSD1基因表达呈现显著负相关，说明了miR398a可能调控着CSD1的表达。成功构建了sly-miR398a和sly-miR398 b表达载体，并已进行了农杆菌转化工作，由于miRNA转化效率较低，目前还暂未得到转基因植株，此部分工作还在继续进行中。探讨了根际低温与盐分胁迫复合处理对番茄sly-miR398a和CSD1表达及抗氧化系统的影响，发现根际低温加剧了盐分胁迫引起的氧化伤害，并诱导了抗氧化酶活性，但根际低温对sly-miR398a和CSD1基因的表达和Cu/Zn-SOD活性无明显影响。研究了外源水杨酸对盐胁迫下番茄sly-miR398a和CSD1表达、抗氧化酶活性的影响，发现外源水杨酸抑制sly-miR398a表达丰度，增强CSD1表达水平，诱导Cu/Zn-SOD表达，缓解氧化胁迫，从而提高番茄耐盐性。. 在本项目的资助下，已经发表SCI收录论文1篇（目前已经被他引3次）、中文核心期刊论文2篇（已被引用8次）、会议摘要1篇，另有1篇英文稿件在投稿中。