辣椒是在世界各地广泛种植的重要的蔬菜和调味品,近年来全球气候恶化严重影响辣椒的品质和产量。逆境胁迫容易引起植物细胞内蛋白质错误折叠、氧化和聚集,进而对细胞产生毒害作用。自噬(Autophagy)是真核生物中一种通过降解受损蛋白质而缓解其毒性的一种保守的蛋白质降解机制。然而,目前有关辣椒中自噬在非生物胁迫抗性中的作用的报道很少。本实验室前期利用c DNA-AFLP获得了在热胁迫下特异诱导表达的辣椒自噬相关基因(AuTophaGy related genes,ATG)CaATG8c的基因片段。在此基础上,本试验以辣椒耐热品系R9和热敏品系B6为试材,研究了辣椒自噬相关基因CaATG8c基因沉默表达与异位表达对辣椒和拟南芥抗逆性的影响;同时在辣椒全基因组中鉴定了CaATG基因,并对其基因结构与特征、在热胁迫和其他非生物胁迫下的表达情况进行了分析。本试验主要获得了以下研究结果:1、分析了辣椒CaATG8c基因的序列结构特征,该基因开放阅读框为366bp,分子量14.07kDa,等电点8.3。该基因含有保守的氨基酸序列,其启动子区域含有多个生长发育和胁迫响应相关的作用元件。CaATG8c基因在辣椒植株的各个组织中都有表达,且在根和叶中表达量较高,在细胞中定位在细胞质中。2、利用VIGS技术将辣椒耐热品系R9中CaATG8c基因沉默后,热胁迫下基因沉默植株比对照植株有更高的丙二醛含量,更低的叶绿素含量,且对照植株叶片的SOD活性上升而基因沉默植株的下降,说明CaATG8c基因沉默使辣椒植株对热胁迫下产生的活性氧的清除能力下降,从而导致其耐热性降低。盐胁迫下,与对照植株相比,CaATG8c基因沉默植株叶片失绿更严重,表明该基因可能与高盐胁迫下植株保绿有关。3、采用农杆菌蘸花法将CaATG8c转入拟南芥,在35S启动子的驱动下使该基因在拟南芥中超量表达。热胁迫下转基因植株相对于对照(转空载体和野生型)植株有更低的存活率,表明CaATG8c的过量表达降低了拟南芥对热胁迫的抗性。在盐胁迫下,CaATG8c过表达拟南芥植株叶片失绿且存活率较低,根的生长也受到极大抑制,说明CaATG8c基因过表达使植物对盐胁迫更为敏感。4、从辣椒基因组中鉴定出15个CaATG成员共包括29个ATG蛋白,并利用公布的RNA-seq数据分析了26个CaATG基因的组织和发育时期表达特征。整体来看,26个CaATG基因的表达显示出组织和器官特异性的模式,其中大部分CaATG基因在根和茎中表达量较高,而CaATG8a和CaATG8c在检测的24个组织中一直处于相对较高的表达量。另外,多数CaATG基因在果皮和胎坐中的表达量随着开花和转色后天数的增加而呈现出上调表达的趋势,表明自噬可能跟辣椒果实的发育和成熟有关。在盐、干旱、热、冷、黑暗等非生物胁迫下,辣椒组织中自噬体的积累增加,而自噬相关基因的表达水平则呈现出胁迫相关模式,表明自噬与辣椒非生物胁迫响应有一定的相关性。5、在热胁迫下,辣椒耐热品系R9中上调的CaATGs基因数目和自噬体增加的数目都明显高于热敏品系B6,表明自噬和辣椒的耐热性也有一定的联系。