SlMAPK12对高温胁迫下番茄花粉发育的调控与机制研究

南方高温环境常常导致夏秋季栽培的番茄授粉受精不良，坐果率下降，严重影响到产量和品质，前期研究表明花粉发育对高温最敏感。我们以耐热性不同的番茄品系为材料，利用番茄基因芯片比较筛选高温胁迫下差异表达的基因，鉴定分离了一个在耐热雄蕊中由高温胁迫诱导的新基因SlMAPK12，在此基础上本项目拟利用细胞学与组织显微技术研究其时空表达特性；利用过量与抑制表达技术研究SlMAPK12基因在花粉发育及逆温胁迫过程中的生物学功能；利用基因芯片分析结合Real time RT-PCR技术探索逆温诱导的MAPK基因调控花粉发育的分子机制，阐明在逆境条件下信号传导基因SlMAPK1调控花粉对高温的耐受性的作用机制，这对于深入了解植物花粉发育对高温胁迫的分子响应机制具有重要的理论意义，同时也为利用遗传工程技术创建稳定耐热性的番茄新种质提供具有明确功能的新基因，并为抗高温栽培技术的完善提供理论依据。

番茄是重要的蔬菜作物，同时也是进行生殖发育研究的重要模式植物。南方高温环境常常导致夏秋季栽培的番茄授粉受精不良，坐果率下降，严重影响到产量和品质，前期研究表明花粉发育对高温最敏感。我们以耐热性不同的番茄品系为材料，利用基因芯片结合qRT-PCR等方法，从全基因组水平研究了逆温环境下（高温胁迫）番茄花粉发育、果实成熟等生殖发育过程基因网络的表达谱，筛选了一批逆境胁迫诱导的关键基因, 包括逆境信号传导、激素介导信号途径以及转录调控相关基因。通过生物信息学分析结合RACE-PCR等技术，分离鉴定了植物逆境胁迫主要信号传导途径——促分裂原活化蛋白激酶家族（MAPK）的番茄19个同源基因SlMAPKs，证实其具有时空表达特异性，同时对高温、低温、干旱、盐胁迫等非生物逆境胁迫有不同的响应。 利用细胞学与组织显微技术研究了MAPK12、MAPK4等基因的时空表达特性；利用过量与抑制表达技术研究SlMAPK基因在花粉发育及逆温胁迫过程中的生物学功能；通过对生殖发育过程形态与细胞学观察发现，番茄SlMAPK12，SlMAPK4等基因均参与番茄花粉发育与小孢子形成过程的信号传导，并证实提高MAPK的表达水平可以提高植物对逆境胁迫的广谱抗性，建立了逆温诱导的MAPK 信号途径基因调控花粉发育的分子模型，基本探明了在逆境条件下SlMAPK12调控花粉对高温胁迫耐受性的作用机制，创建了抗高温番茄材料，对番茄逆境下生殖发育调控机制研究具有重要的理论价值，同时也为番茄抗高温栽培技术的完善提供技术依据。