番茄BZR基因家族生物信息学分析及抗逆基因功能鉴定

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番茄是一种受大众喜爱的世界性蔬菜,富含多种维生素和微量元素。自然环境的极端变化如干旱、盐和高低温都会影响番茄的产量和品质。因此,培育出具有抗逆能力的番茄品种非常重要。BZR是在油菜素内酯(BR)信号通路中关键的转录因子,能够调控油菜素内酯(BR)信号响应基因的表达。BZR基因在植物生长发育过程中发挥着重要作用,还与抗病、生物与非生物胁迫密切相关。目前BZR基因家族相关研究较多,如拟南芥、白菜、棉花和油菜等,但在番茄中BZR基因家族的研究较少,有关番茄BZR基因响应非生物胁迫的研究较少。在本试验中,我们对番茄BZR基因家族进行了系统挖掘和生物信息学分析,筛选出家族内与抗逆相关的成员并进行鉴定,对家族部分抗逆应答显著的成员进行功能验证。旨在为番茄的抗逆基因相关研究奠定理论基础。试验主要结果如下:(1)本试验以番茄基因组数据为基础,通过生物信息学分析其基本信息、保守基序、染色体定位、系统进化、顺式作用元件及非生物胁迫下表达模式。鉴定出9个BZR基因家族成员,分为五个亚族,分布于番茄的8条染色体上,番茄BZR相关基因启动子区存在着丰富的顺式作用元件,番茄BZR基因在干旱、盐、高温和低温等胁迫处理下,基因的表达量存在着不同变化,说明番茄BZR基因家族在逆境胁迫的相关反应中,发挥着重要作用。(2)利用qRT-PCR技术检测非生物胁迫(干旱、盐、高温和低温)下,番茄BZR家族中4个家族成员的基因表达量,4个基因均响应盐胁迫,3个基因响应干旱胁迫,2个基因响应低温胁迫,1个基因响应高温胁迫。(3)SlBZR3与SlBZR6两个基因的亚细胞定位结果表明,这两个基因均定位在细胞核上。(4)根据qRT-PCR技术分析结果,筛选出SlBZR3与SlBZR6两个基因进行功能验证。利用VIGS技术手段对番茄幼苗中SlBZR3与SlBZR6分别进行基因沉默,将沉默植株进行干旱与盐处理后进行表型观察、沉默效率检测、生理指标测定和活性氧染色,结果表明SlBZR3与SlBZR6基因沉默后,在不同程度上降低了番茄植株的耐盐性与抗旱性。
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