番茄Sly-miR167及其靶基因SlARF6和SlARF8对座果、果实发育和成熟的调控研究

果实是重要的营养和食物来源，番茄是研究果实发育和成熟的最重要模式植物。我们前期研究发现，番茄Sly-miR167调控生长素反应因子SlARF6和SlARF8的基因表达。SlARF8超表达或Sly-miR167丰度下调均能引起不依赖授粉的果实发育起始，产生单性结实果实。然而，两者的果实形态差异显著，推测可能由于组成型CaMV35S启动子驱动SlARF8超表达引起植株过于矮化，导致果实营养不良型发育缺陷，且SlARF6可能参与SlARF8对果实发育的调控。因此，本项目拟采用果实特异性启动子2A11在番茄中分别进行Sly-miR167、SlARF6、SlARF8、SlARF6/SlARF8双基因的超表达和抑制表达分析，深入阐明Sly-miR167、SlARF6和SlARF8对座果、果实发育与成熟过程的调控作用及其调控机制。研究结果对揭示生长素调控果实发育和成熟过程的分子机制具有重要理论意义。

生长素是非常重要的植物激素，对植物生长发育、开花、果实形成等多个方面具有重要影响。miRNA通过负调控靶基因的转录本积累，在植物生长发育、植物对环境刺激和激素反应等多个过程中扮演着关键性的角色。拟南芥中发现，生长素反应因子ARF8调控花器官成熟和果实形成，ARF8基因突变形成无籽果荚，而ARF8表达受miR167的负调控。由于拟南芥果实发育特征不明显，而番茄是研究果实发育的最重要模式，因此我们在番茄中系统地研究miR167及其靶基因对果实形成和发育过程的生物学功能及调控机制。.我们采用RLM-RACE技术证实， 番茄Sly-miR167通过对靶基因的转录本进行剪切，从而调控SlARF6、SlARF8a和SlARF8b 的基因表达水平。亚细胞定位分析表明，三个ARF蛋白均定位于细胞核内。在座果过程中的动态表达变化暗示着这三个ARF基因参与番茄果实形成和发育过程调控。进一步的正向遗传学研究表明，SlARF8a强烈的过量表达引起不依赖授粉的果实发育起始，产生单性结实的小而干瘪的畸形无籽果实，并延迟果实发育和成熟进程。而果实特异性启动子驱动SlARF8a表达引起形态正常的少籽果实。Sly-miR167丰度下调引起SlARF6/8的表达温和增强，产生形态正常的无籽单性结实果实。然而，在SlARF6和SlARF8b的超表达和抑制表达、以及Sly-miR167的过量表达株系中，未观察到番茄座果、果实发育的明显表型变化。SlARF6/8a共表达不能修复SlARF8a超表达引起的畸形果实。前期证实，抑制生长素途径AUX/IAA家族的SlIAA9表达水平，可诱导番茄单性结实，我们证实SlARF8a与SlIAA9之间存在蛋白质相互作用。这些结果表明，SlARF8a在番茄座果和果实发育过程中具有关键性的调控作用，而Sly-miR167和SlIAA9通过影响SlARF8a的表达水平和蛋白活性参与调控，从而提出了SlARF8a、SlIAA9和Sly-miR167调控果实形成和发育的机制模型。.另外，通过RNA的测序分析，获得多个新发现的与番茄座果和果实发育相关的基因和miRNA，并对其中部分成员进行了分离和鉴定，为全面系统地揭示果实形成和发育的调控机制奠定基础。