BTH诱导番茄耐番茄斑萎病毒(TSWV)研究

番茄斑萎病毒(Tomato Spotted Wilt Orthotospovirus,TSWV)是番茄生长过程中发生严重的病毒病之一,严重威胁世界各地番茄的安全生产。为了研究植物诱导抗性在番茄抗TSWV中的防御作用,本研究以矮番茄为研究对象,使用苯并噻二唑(BTH)前处理番茄植株,研究BTH诱导的TSWV抗性,并分析BTH处理番茄植株后的发病严重度、病毒含量、植株抗氧化能力、质膜稳定性、细胞的解离情况,以及SlMAPK1、SlMAPK2和SlMAPK3的表达量。结果表明,0.1 mmol·L^-1BTH前处理番茄植株能够诱导丝裂原活化蛋白激酶级联信号通路关键基因SlMAPK1、SlMAPK2和SlMAPK3的表达,提高细胞抗氧化酶活性及质膜稳定性,并减轻病毒对细胞的破坏,从而增强番茄植株对TSWV耐性,抑制TSWV在番茄植株中的复制,BTH前处理植株发病的严重度显著低于对照。本研究为诱导植物抗病毒研究奠定理论基础。     

RNA干扰V1和C1提高番茄植株对番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)的抗性

为了获得高抗番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)番茄材料,本研究通过人工设计以TYLCV病毒基因V1、C1为靶标的双链RNA(dsRNA),通过农杆菌介导法转化番茄,探索RNAi技术在番茄抗TYLCV中的防御效果。结果表明,通过RNAi技术干扰TYLCVV1和C1基因可以延缓病毒症状的发生,提高番茄植株对TYLCV的抗性。田间试验结果发现,以TYLCV V1和C1为靶标的RNAi株系RNAi-CP-2和RNAi-Rep-12,不仅可以干扰病毒V1、C1的表达,而且可以干扰TYLCV其他4个基因V2、C2、C3和C4,表明RNAi技术可以在靶标基因附近传递,影响相邻其他基因的表达。本研究结果为番茄抗病毒研究奠定了理论基础。     

过表达SlMPK3基因提高番茄低温耐受能力

促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK/MPK)级联是植物响应外界环境变化的重要信号传导途径.为了验证番茄促分裂原活化蛋白激酶3(Solanum lycopersicum mitogenactivated protein kinases 3,S1MPK3)在低温胁迫中的功能,本研究将醋栗番茄(Solanum pimpinellifolium)SlMPK3基因在栽培番茄(S.lycopersicum)M82中过表达,获得了过表达SlMPK3的转基因番茄后代.结果表明,低温胁迫下转基因番茄幼苗SlMPK3基因被迅速诱导表达.低温处理8h处,SlMPK3的表达量达到最大值,转基因植株(OE4,OE6和OE7)中SlMPK3的表达量显著高于野生型(P＜0.05).苗期耐冷性鉴定结果表明,转基因植株耐冷指数(OE4(0.81),OE6 (0.78),OE7(0.77))显著高于对照((0.37),P＜0.05).低温胁迫下表型观察发现,4℃低温胁迫24 h,野生型番茄叶片边缘失水萎蔫,叶面出现明显黄色枯斑;转基因番茄植株叶片表现正常.低温胁迫120 h后,野生型植株的相对电解质渗透率为74.66％,而转基因植株的电解质渗透率平均为59.79％,比对照低14.87％;转基因植株叶片中丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量为6.76 μmol/g FW,比对照(9.77 μmol/g FW)低30.81％;野生型植株叶片中的H2O2含量显著高于转基因植株(P＜0.05),比转基因植株高22.02％.低温胁迫处理引起了转基因植株和野生型植株的抗氧化酶(antioxidant enzymes,AOEs)活性显著增加(P＜0.05),低温处理120 h后,转基因植株中超氧化物歧化酶(super-oxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性分别比对照高29.40％、24.24％和22.83％.转基因和野生型植株中可溶性蛋白(soluble protein)和可溶性糖(soluble sugar)含量均随低温处理时间的推移逐步增加,4℃处理120 h后转基因植株可溶性蛋白含量为40.02 mg/g FW (OE-4),42.21 mg/g FW (OE-6)和40.33 mg/g FW (OE-7),显著高于对照(36.86 mg/g FW)(P＜0.05);转基因植株可溶性糖含量平均为51.87 mmol/g FW,比对照高21.82％.本研究证明,SlMPK3过表达提高了番茄植株的低温耐受能力,为进一步研究番茄SlMPK3基因的功能提供依据,同时为耐低温番茄育种提供了新种质.     

VIGS沉默番茄SlDCL2和SlDCL4破坏Ty-1/Ty-3对TYLCV的抗性

番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)严重威胁茄科蔬菜作物的生产。抗性标记Ty-1和Ty-3是一对等位基因,在番茄抗TYLCV育种中应用较为广泛。为了探究Ty-1/Ty-3抗病毒分子机制,本研究以携带Ty-1/Ty-3抗性标记的番茄Y19为材料,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术,沉默RNA干扰(RNAi)机制关键基因,即番茄核糖核酸内切酶编码基因2a/b/c/d(SlDCL2)和番茄核糖核酸内切酶编码基因4(SlDCL4),初步分析其在Ty-1/Ty-3抗TYLCV中的功能。PCR与测序结果发现SlDCL2、SlDCL4的VIGS沉默载体pTRV2∶SlDCL2和pTRV2∶SlDCL4构建成功。以沉默番茄八氢番茄红素脱氢酶(SlPDS)基因为标记植株,定量PCR检测SlDCL2、SlDCL4沉默株系中SlDCL2、SlDCL4基因的沉默效率,结果显示SlDCL2、SlDCL4沉默株系中对应基因的表达均小于对照植株的50%,表明SlDCL2、SlDCL4沉默载体确实可以降低对应基因的表达,且不影响其他DCL基因的表达。VIGS沉默植株SlDCL2、SlDCL4基因后接种TYLCV,接种TYLCV 30dpi结果显示,Y9材料表现出明显的TYLCV病毒症状,通过比较植株发病严重度发现,SlDCL2、SlDCL4沉默株系发病严重度分别为1.97、2.35,显著高于空载体注射株系(0.14)和对照株系(0.07)。本研究结果表明RNAi通路关键基因SlDCL2、SlDCL4在Ty-1/Ty-3抗TYLCV中发挥着重要作用,这为利用Ty-1/3抗性标记基因育种奠定了基础。     

番茄抗黄化曲叶病毒育种研究进展

本文分别对近年番茄抗黄化曲叶病毒的传统育种、分子辅助育种、基因工程育种进展进行了综述。栽培番茄均不抗番茄黄化曲叶病毒,所以传统育种采用从野生近缘种中筛选抗性材料,以其为亲本与栽培番茄进行杂交来获得抗性;野生近缘种中的抗性位点Ty-1、Ty-2和Ty-3及一些QTLs先后被定位,也筛选出了可鉴定巩一,基因的SSR-47标记及鉴定Ty-3的SCAR标记;通过转基因技术获得抗性是研究热点之一,目前转入番茄后表现出抗性的序列有TYLCV病毒的CP基因、REP基因的部分序列或反义序列、不编码的保守序列以及源于白粉虱的GroEL基因。同时讨论了今后的主要发展方向。     

超表达SlSAMS1对番茄镉胁迫的缓解效应及抗氧化系统的影响

为探讨硫代腺苷甲硫氨酸合成酶(SAMS)基因与番茄抗镉性的关系,以番茄自交系和超表达SlSAMS1的3个株系为试验材料,采用营养液水培法研究SlSAMS1对镉胁迫下番茄抗氧化系统及镉积累量的影响,并利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测番茄自交系中SlSAMS1基因在镉处理条件下的表达情况。结果表明,番茄SlSAMS1受镉胁迫显著诱导,而超表达SlSAMS1基因显著缓解了镉胁迫诱导的番茄叶片失绿和对植株生长的抑制作用。进一步研究表明,超表达SlSAMS1显著提高了镉胁迫下抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环效率,以及愈创木酚过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,降低了镉胁迫诱导的活性氧积累和膜脂过氧化水平。同时,超表达SlSAMS1降低了镉在番茄根系中的积累,降低了镉对番茄根系的危害。本试验结果为进一步研究番茄SlSAMS1基因的功能奠定了一定的理论基础,也为缓解番茄镉胁迫的生理机制提供了一定的理论依据。     

番茄NAC转录因子SlNAP2的克隆、表达及功能分析

为了探究NAC转录因子在番茄生物胁迫响应中的功能,本试验通过逆转录PCR(RT-PCR)技术从番茄中克隆得到一个NAC转录因子基因SlNAP2,其cDNA全长（ORT）1 227 bp,包含142 bp的5′非编码区和257 bp的3′非编码区以及一个长度为828 bp编码275个氨基酸的开放阅读框（ORF）,含1个NAM结构域。同源序列比对及系统进化树分析结果表明,SlNAP2与潘那利番茄SpNAP2亲缘关系最近,并与其他茄科NAC聚为一组,而与菊科、葫芦科、葡萄科、大戟科、杨柳科NAC的亲缘关系较远,在系统发育树上处于不同的分支。生物信息学分析结果显示,SlNAP2相对分子质量为31 877.23 Da,理论等电点pI为8.56,该基因编码的蛋白不存在跨膜结构。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)结果表明,SlNAP2基因表达具有组织特异性,在番茄茎中的表达量最高,并参与了番茄对青枯菌胁迫及水杨酸和茉莉酸刺激的响应。利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术发现,沉默SlNAP2后降低了植株对青枯病的抗性,表明SlNAP2在番茄抗青枯病过程中起正调控作用。本研究为深入探讨SlNAP2基...     

番茄双链RNA绑定蛋白(SlDRB)基因家族鉴定及抗TYLCV防御反应分析

番茄生产是现代蔬菜生产的主导产业,因经济价值高,成为乡村振兴的优势产业.然而番茄生产大多面临番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)和其他病毒的严重威胁.最新研究发现双链RNA结合蛋白(DRB)在植物RNA干扰(RNAi)抗病毒通路中发挥重要作用.为探究番茄DRB(SlDRB)基因抗TYLCV防御反应,本研究通过生物信息学方法鉴...     

甘露糖阳性选择系统的建立及在番茄转化中的应用

利用PCR克隆了大肠杆菌(Escherichia coli)6-磷酸甘露糖异构酶基因（pmi)并进行了序列测定。将该基因替换植物表达载体pAMBIA2301中的卡那霉素抗性基因，构建了以pmi为选择标记基因的植物表达载体pPMI，并导入根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)EHA105中。研究了甘露糖对番茄(Lycopersicum esculentum)生长和生根的影响及叶盘对甘露糖的敏感性。通过根癌农杆菌介导对番茄进行遗传转化，获得转化番茄再生植株，并对转化植株进行了PCR扩增检测。研究表明以甘露糖阳性选择系统在番茄遗传转化中应用是可行的。     

SlBES1调节番茄叶片形态的机制研究

为探究植物激素油菜素甾醇(BR)信号转导关键组分BES1对番茄(Solanum lycopersicum)叶片形态的调控作用,本研究构建了荧光标记微管的mBES1过表达BR超敏番茄植株,即mSlBES1-OXx SlTub6-eGFP杂交材料(B×T).形态学和组织细胞学观察发现,mBES1过表达改变了叶片细胞的形态并...     

番茄PLC基因家族鉴定及抗番茄褐色皱果病毒（ToBRFV）防御反应分析

番茄褐色皱果病毒（ToBRFV）被我国列为检疫性病毒,严重威胁番茄的安全生产。为了明确番茄磷脂酶C(PLC)的种类,探究番茄PCL在植株抗ToBRFV防御反应过程中的潜在作用。本研究首先基于生物信息学鉴定了10个番茄PLC家族成员,其中特异性磷脂酶C(PI-PLC)7个,非特异性磷脂酶C(NPC)3个,7个PI-PLC蛋白均具备3个核心结构域（PLC＿X c、PLC＿Y c、C2）和1个EF＿hand-like结构域,3个NPC蛋白均只具有Phosphoesterase结构域。10个番茄PLC蛋白按照结构相似度可以划分为7个分支,分别为NPC1、NPC2、NPC6、PI-PLC2、PI-PLC3、PI-PLC4、PI-PLC6。另外,10个番茄PLC蛋白的二级结构占比类似,但三级结构存在明显差异。共线性分析结果显示,番茄PLC基因与水稻、拟南芥、雷蒙德式棉PLC基因间分别存在3、12、16对共线性关系。最后,通过转录组测序方法,检测了PLC基因家族在接种ToBRFV后的相对表达水平,结果显示,SlNPC1、SlNPC6、SlPLC4在ToBRFV接种的样本中表达水平较高,其他PLC基因...     

贵州本土半野生番茄砧木介导ABA生物合成信号通路调控植株耐旱性的机理研究

随着全球气候变暖,干旱胁迫成为限制番茄等蔬菜作物安全生产的重要因素之一。前期研究发现嫁接贵州本土半野生番茄GZ-01砧木其可以提高植株的耐旱性。为探究野生番茄GZ-01增强植株耐旱性的分子机理,以半野生番茄GZ-01砧木和红果番茄为试验材料,结合形态生理学和分子生物学,比较嫁接番茄和自嫁接番茄植株对干旱胁迫的响应。结果表明,干旱胁迫下,与自嫁接植株R/R相比,GZ-01/R嫁接植株细胞膜的损伤显著降低,植株的抗氧化能力、干物质累积量、CO2同化率和水分利用率显著提高,离体叶片失水率显著降低,下气孔闭合比率显著提高,脱落酸（ABA）合成相关基因表达量和ABA含量显著提高。嫁接植株GZ-01/R可能通过调控ABA的合成来影响气孔开闭,调控叶片失水率,提高植株水分利用率,从而影响植株对干旱胁迫的响应。本研究为开发利用贵州本土半野生番茄资源奠定了基础,为增强干旱胁迫和分子调控网络途径提供了理论支撑。     

几株具有农药活性的海洋微生物菌株诱导番茄抗盐作用与机理研究

针对目前国家对盐渍地开发利用的重大技术需求,选用8株具有农药潜力的海洋微生物菌株,以番茄为主要目标植物,在盐害胁迫下对海洋微生物诱导番茄植株抗盐活性及植物体内外的Na＋、K＋浓度平衡进行了研究。结果表明,4株海洋微生物菌株具有较明显的诱导植物抗盐和缓解盐害的作用,但表现各有差异,其中FC02菌株对发芽率、发芽指数诱导作用最为明显,发芽指数提高了38.3%,幼苗的株高、叶长、展开叶数、茎粗分别提高82.2%、66.7%、30.76%和50%,CAT酶活性最高为3.03U.mg-1.min-1FW,比对照提高了144.1%;YM菌株促使番茄幼苗叶绿素总含量增加的作用最大,比对照提高了88.9%;B9987菌株在使番茄幼苗丙二醛含量降低48.6%的同时,显著改善了植物体内的K＋、Na＋浓度平衡,K＋含量比对照提高了36.09%,Na＋比对照降低了39.5%。上述研究结果显示,一些海洋微生物菌株具有良好的诱导植物抗盐作用。     

印度梨形孢对樱桃番茄产量、品质及采后抗性的影响

为探讨内生真菌印度梨形孢(Piriformospora indica)对樱桃番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)产量、品质及采后抗性的影响,本研究以杭杂5号樱桃番茄幼苗为试验材料,于温室大棚盆栽条件下在植株根部接种印度梨形孢,待果实成熟时测定果实的产量、自然腐烂率、对病原菌的抗性及贮藏期的...     

基于机器视觉的番茄多目标提取与匹配

果实的提取和匹配是番茄采摘机器人进行番茄定位和采摘的基础。为解决获取图像中多个成熟番茄粘连或被遮挡的情况下果实的提取和匹配问题,该文提出了使用局部极大值法和随机圆环变换检测圆算法结合进行目标提取,再使用SURF算法进行目标匹配的算法。该方法首先基于颜色对番茄进行分割提取,然后使用局部极大值法对番茄个数进行估计,结合番茄区域面积进行半径估计,之后通过随机圆环变换算法检测番茄中心和半径进行目标定位,再使用SURF算法进行双目目标匹配的算法。该方法在一定程度上解决了复杂自然环境下,多个番茄的提取和图像特征匹配的问题,并通过试验验证了其有效性和准确性,可为采摘机器人目标识别技术的研究提供参考。     

西红柿原系统素基因转化水稻的抗虫性研究

构建了两个含西红柿原系统素基因的双元载体pNAR304（UbiI5’+Prosystemin+NOS3’）和pNAR305 (UbiI5’+Prosystemin+NOS3’+ PinⅡ5’+PinⅡ+PinⅡ3’)，并用农杆菌介导方法将其转入水稻品种秀水63、合江19和日本晴。经潮霉素抗性、PCR和Southern blot确证，共获得转基因水稻14株。Northern blot检测表明，原系统素基因(Prosystemin)和马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)在这些转基因植株中都能转录表达。然而，植株的二化螟和褐飞虱抗虫性鉴定表明：单独转入Prosystemin（pNAR304）不能提高转基因水稻的抗虫能力；Prosystemin和PinⅡ双价（pNAR305）转基因植株能明显提高水稻的抗虫性，但其抗性水平与PinⅡ单个基因的转基因水稻植株间并无显著差异。 这表明，Prosystemin基因转入水稻并不能有效调节转基因水稻PinII基因的表达量。据此试验结果推测，水稻中可能不存在类似于西红柿系统素的信号途径，很可能水稻的伤害信号转导是经由与双子叶植物系统素体系不同的其它途径来实现的。