BZR1(Brassinazole-resistant1)是油菜素甾醇类化合物(Brassinosteroid,BR)信号转导途径中一个重要组分,调控植物生长发育及其对环境胁迫的响应。在拟南芥CArabidopsis thaliana)中,功能获得性突变体bzrl-1D在光下抑制细胞伸长。而在番茄(Solanum lycopersicum)’中蔬四号’(U型)品种中异源表达AtBZR1-1D基因,得到的果实发育过程表现为着色不均匀,番茄红素含量显著升高,并且SlGLK2(Golden2-like)基因表达量显著增加。Powell等人的研究表明,番茄果实不均匀着色的表型主要被U (SIGLK2)控制,其等位基因u则使果实色泽均匀变化。这对基因不仅影响着色过程中叶绿素的降解和叶绿体的发育,同时也可提高番茄红素的含量。为了进一步探究刘丽红等提出的BZR1通过调控SlGLK2基因表达水平来增加番茄红素的积累,本试验以天然SlGLK2基因突变体u型番茄(M82)为主要实验材料,通过生物信息学确认番茄中SlBZR1基因,首先克隆并构建SlBZR1基因过表达和沉默载体,运用农杆菌介导的转化方法得到过表达和沉默转基因材料。在此基础上,进一步探索番茄SlBZR1基因在番茄果实发育及品质形成过程中的作用,以期完善SlBZR1在番茄生长和发育过程中的调控功能的研究。主要的研究结果总结如下：1、为了找到番茄中与AtBZR1同源的基因SlBZR1,首先构建番茄近源物种中已经报道过的BZRl基因进化树,发现在进化树上有两个基因(LAT61和SlBES1-LikeD与AtBZR1高度同源。进一步的序列比对表明,LAT61基因与AtBZR1的同源性更高,达到62.76%。因此,将番茄中LAT61基因命名为SlBZR1, SIBESl-Likel基因命名为SlBES1。另外,通过构建黄色荧光蛋白融合表达载体,在烟草中瞬时表达,最终确定SlBZR1蛋白在细胞核中行使生物学功能。2、将融合了麦芽糖结合蛋白(MBP)的AtBZR1和融合了组氨酸(His)的SlBZR1在E.coli中表达,并进行纯化。纯化后的BZR1融合蛋白与生物素标记过的SIGLK2启动子区的G-Box核酸探针共孵育,生物素标记的核酸序列由于结合了融合蛋白迁移率变慢。凝胶阻滞实验(EMSA)结果证明,AtBZR1和SlBZR1蛋白都可以在体外结合到SlGLK2基因的启动子上。3、通过农杆菌介导的转基因手段,在u型番茄(M82)中分别过表达和沉默SlBZR1。 PCR检测共获得3株过表达株系和2株干扰阳性植株,RT-PCR分析表明,阳性植株中均有目的基因的表达。以过表达株系1超表达效果最好,沉默株系以株系1干扰效率最高。而SlBZR1基因在番茄果实不同成熟阶段表达水平不同,粉色期此基因表达量最高,红熟期次之,随后是破色期,表达最少的是绿熟期。4、SlBZR1过表达转基因植株T1代种子萌发提早,种子的萌发率并未受到影响；SlBZR1沉默的转基因后代种子萌发滞后,且萌发率降低。过表达SlBZR1的转基因株系在幼苗期下胚轴变短,侧根数量增加,但在后期的营养生长阶段与对照组无显著差异。SlBZR1沉默的转基因株系幼苗下胚轴缩短,后期的营养生长期植株矮化且叶片叶绿素含量降低。因此,SlBZR1在番茄种子萌发和植株形态建成中发挥重要作用。5、SlBZR1基因的超表达株系后代的果实有明显的果底‘乳突’出现,在红熟期,类胡萝卜素生物合成基因SIGGPS和SlPSY1表达增加,但番茄红素、叶黄素和β-胡萝卜素的含量并未发生变化。而干扰株系果实近圆型,粉色期和红熟期果实中,叶黄素和p-胡萝卜素的含量下降,但番茄红素并未受到影响。因此,我们认为,在u型番茄品种(M82)中过表达SlBZR1基因不能增加番茄红素的含量。结合本试验室刘丽红等观察到在U型番茄品种(中蔬4号)过表达AtBZR1基因可以显著提高番茄红素含量。本试验结果与刘丽红等推测的BZR1可能通过调节SIGLK2基因表达水平来调控番茄红素含量一致。