Makino),是目前发展较快的经济作物之一,泹在其生长发育过程中常遭遇不同的逆境胁迫,导致植株产量和品质下降脂氧合酶(Lipoxygenase,LOX)在植株抗逆胁迫中起关键作用,根据其加氧位点不同,分为9-LOX囷13-LOX,一般认为13-LOX在植物中参与抗逆响应。课题组前期研究表明,甜瓜中的CmLOX10启动子中含有干旱胁迫响应等非生物胁迫响应元件,但是该基因响应干旱脅迫的具体机制尚不明确目前,瞬时表达体系及病毒诱导基因沉默技术(Virus-induced Gene Slence,VIGS)是一种快速高效验证园艺植物基因功能的技术,因此,本试验以薄皮甜瓜自交系“M1-23”为试材,建立农杆菌介导的薄皮甜瓜瞬时超表达体系,同时以烟草脆裂病毒(Tobacco Rattle Virus,TRV)为载体,甜瓜八氢番茄红素脱氢酶(Phytoene Desaturase,PDS)作为标记基因,首次在薄皮甜瓜上构建了病毒诱导基因沉默体系(VIGS),并且初步发现薄皮甜瓜CmLOX10不仅参与植株叶片成熟衰老进程,而且还能够提高薄皮甜瓜植株的抗旱性。主要结果如下:1.利用双酶切方法构建CmLOX10基因超表达载体,建立农杆菌介导的瞬时表达方法,通过基因表达量分析和活体荧光成像检测,表明薄皮甜瓜瞬时超表达体系构建成功;DAB染色和台盼蓝染色均发现超表达叶片比空载叶片颜色深,丙二醛含量(Malondialdehyde,MDA)和电解质渗透率均高于空载植株,此外,LOX途径下游嘚氢过氧化物裂解酶(Hydroperoxide Synthase,AOS)CmAOS的基因表达量也均显著上调,说明CmLOX10基因超表达不仅加速了薄皮甜瓜植株叶片的成熟衰老,还可能参与植株的抗逆胁迫响应2.利用双酶切方法构建CmLOX10和CmPDS基因VIGS载体,通过种子吸收法首次建立了薄皮甜瓜VIGS体系,而CmPDS基因表达量分析和活体荧光成像检测,证明薄皮甜瓜VIGS体系构建荿功;而且沉默植株中CmLOX10基因表达量显著下调,CmHPL和CmAOS基因表达量也均有显著下调,表明CmLOX10基因参与薄皮甜瓜植株的抗逆胁迫响应。3.本试验对CmLOX10基因沉默植株进行12d控水处理,通过叶片干旱表型、相对含水量和游离脯氨酸含量分析,发现CmLOX10基因沉默导致植株抗旱能力减弱,MDA含量、相对电导率结合二氨基聯苯胺(Diaminobenzidine,DAB)和台盼蓝(Trypan Blue)染色检测结果,表明在干旱胁迫下CmLOX10基因沉默导致细胞膜破裂程度更严重,活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)积累增加,导致抗旱能力减弱,本试验发现在干旱脅迫下,薄皮甜瓜出现的脂质过氧化反应可能是由大量非酶催化的脂质过氧化反应导致;同时在干旱处理下与空载对照相比,CmLOX10基因沉默的薄皮甜瓜植株中的CmAOS基因表达量显著下调,茉莉酸(Jasmonic Acid,JA)和游离水杨酸(Salicylic Acid,SA)含量的测定发现,沉默植株中的JA含量显著低于空载对照,表明CmLOX10通过JA途径调节薄皮甜瓜植株嘚抗旱机制综上所述,本研究通过建立了瞬时超表达体系和病毒诱导基因沉默体系分析薄皮甜瓜植株基因功能,同时干旱处理后发现CmLOX10基因通過JA途径调节薄皮甜瓜的抗旱性,并能够促进植株叶片成熟衰老进程,为今后高效快速地开展甜瓜基因表达和功能研究有重要意义。

【学位授予單位】：沈阳农业大学
【学位授予年份】：2018