干旱作为一种非生物逆境最主要的形式,严重影响了作物的产量和品质,在很多地区是农业发展的瓶颈,因而抗逆育种特别是抗旱育种一直受到重视。番茄(Solanum lycopersicum)是一种世界性的蔬菜作物,也是科学研究的模式植物。本研究以本实验室通过基因芯片杂交筛选出的一些干旱响应基因信息为基础,选取其中三个基因即晚期胚胎富集蛋白基因(LEA),发育相关的一个转录因子基因(Hox)和蛋白酶抑制剂基因(TR)(三个候选基因的超量表达载体已由本实验室构建,其中LEA是从番茄干旱敏感品种M82中克隆,Hox和TR是从野生种潘那利中克隆。)拟通过遗传转化和其他分子生物学的方法对其进行克隆与分析,为下一步系统分析关键基因的生物学功能及其作用的分子机理奠定基础。本研究获得的主要结果如下:1.根据SGN(www.sgn.cornell.edu)中公布的基因信息(SGN-U213276),克隆到番茄晚期胚胎富集蛋白基因SlLEA3 cDNA,经生物信息学分析发现该基因与番茄第3号染色体上的一个BAC 100%同源(BAC号为C03HBa0323D22),其gDNA序列长839bp,cDNA长756bp,含有一个内含子,CDS长516bp,编码171个氨基酸。氨基酸比对结果显示与番茄LEA同源性最高的植物是长春花(Catharanthusroseus),为56%。生物信息学预测了其蛋白质的一级结构和二级结构,预测结果表明该蛋白具有良好的亲水性,说明植物在遭遇干旱胁迫时该基因是通过其蛋白产物的高级结构使细胞免受损伤来行使功能的。通过PlantCARE软件预测了该基因的启动子序列和一些与干旱响应相关的元件。2.以农杆菌介导的方法将正义SpHox和SpTR8导入到普通番茄品种A57中,分别获得转化植株6株和2株,PCR检测结果表明,外源基因已整合到番茄基因组中。3.半定量RT-PCR分析了各候选基因在亲本材料M82和潘那利中的表达模式。其中SlLEA3在M82和潘那利中表达差异较大,在M82的叶片,花和果实中均有表达,但在潘那利中仅能在果实中检测到较弱的表达;SpHox在潘那利各组织中呈组成型表达,且从幼叶到茎,其表达丰度逐渐升高,在M82的根中该基因几乎不表达,从幼叶到老叶表达量也呈逐渐上升,但不如在潘那利中明显,且在茎中表达很弱;SpTR8在潘那利各组织中均有表达,但在M82的叶片和果实中的表达量很弱,在根无法检测到表达。4.半定量RT-PCR调查了SlLEA3基因在不同干旱程度胁迫和ABA,NaCl,SA,Cold等诱导下在M82叶片中的表达量,结果表明SlLEA3基因的表达量随ABA和NaCl胁迫程度的增加而升高,同时也受SA诱导,而对冷诱导无响应。5.构建了原核表达载体pET-SlLEA3,使重组蛋白在原核细胞中大量表达。在高盐胁迫条件下,该基因表达产物在大肠杆菌表达体系中显示出较好的保护作用。