番茄(Solanum lycopersicum)作为一种在全球大量种植的作物,因为其味道鲜美、营养丰富,受到世界人民的喜爱。番茄也是科学研究中的模式作物,目前番茄的全基因组数据已经公布,为人们对番茄分子机制的研究奠定了基础。在自然界中,番茄常常因为干旱、高盐以及冷胁迫等非生物胁迫,还有灰霉病等生物胁迫造成大量的减产。为了避免更多的经济损失,在番茄分子育种的工作中,提高植株的抗逆性是重要的育种目标。在植物遭受逆境胁迫后,外界刺激会引起植物内钙离子浓度的升高进而引发钙信号。钙信号参与植物很多的生命活动,是植物遭遇逆境后重要的调节机制,钙通道在此调节机制中是十分重要的。2014年在拟南芥中首先发现的高渗性钙离子通道OSCA1,其在渗透胁迫中具有重要作用,但是在番茄中OSCA家族还没有被发现和研究。本研究进行番茄OSCA基因家族的生物信息学分析以及基因的表达分析和功能验证,得出结果如下:(1)通过生物信息学的方法在番茄中找到12个SlOSCA基因,分别位于番茄12条染色体其中的8条上。亚细胞定位预测分析可知,此家族蛋白位于高尔基体和质膜上。通过对番茄、大豆、水稻和拟南芥的OSCA基因家族成员进行系统进化分析,可以划分为5个亚族,番茄位于其中的4个亚族内。结构分析表明SlOSCAs都含有保守的DUF221结构域。(2)在番茄OSCA基因家族的组织特异性分析中,发现不同基因在不同的番茄组织中表达量不同。SlOSCAs在叶和果中表达量普遍较高,而其中的SlOSCA4和SlOSCA12总体表达量水平高于其他基因。(3)在生物胁迫表达模式分析中:灰霉胁迫以及灰霉和粉红粘帚菌胁迫后,OSCA基因家族的表达呈现不同程度的上调和下调。SlOSCA4、SlOSCA6和SlOSCA10在灰霉和粉红粘帚菌胁迫组合中的差异表达弱于灰霉处理。SlOSCA10和SlOSCA6应答灰霉胁迫较强,表达量达到了对照的30-40倍,SlOSCA10应答最强。(4)在非生物胁迫表达模式的研究中:本试验选取干旱胁迫、ABA胁迫、高盐胁迫和冷胁迫作为处理,研究番茄OSCA基因家族在这些胁迫下的表达情况。结果表明该基因家族成员在胁迫后出现了不同程度的上调和下调。在干旱胁迫中SlOSCA9、SlOSCA8和SlOSCA7对胁迫应答较为强烈,其中SlOSCA9最强。高盐胁迫和干旱胁迫筛选出的结果一样。在ABA胁迫中,SlOSCA9、SlOSCA8和SlOSCA11对胁迫应答较强,其中SlOSCA9最强。在冷胁迫中,筛选出SlOSCA3和SlOSCA11对胁迫应答较强,但是该基因家族整体对冷胁迫的应答幅度小于其他胁迫。我们筛选出应答非生物胁迫较强的SlOSCA9、SlOSCA8、SlOSCA11和SlOSCA7,其中SlOSCA9最强。(5)通过VIGS技术对SlOSCA9和SlOSCA10进行功能验证,完成沉默载体的构建和农杆菌侵染的工作后,将植株进行生物胁迫和非生物胁迫的处理,测量沉默植株的抗性生理指标,包括抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶、脯氨酸、过氧化氢酶、丙二醛、超氧化物歧化酶的含量,然后与对照植株做比较。研究发现SlOSCA9基因沉默植株在干旱、高盐、ABA和冷胁迫条件下,抗逆生理生化指标发生显著变化,整体抗逆性下降,尤其耐旱能力下降最明显。在生物胁迫中,SlOSCA10基因沉默的番茄植株对灰霉胁迫的抗性明显小于对照植株。