BR调节番茄气孔关闭和抗旱性的分子机制

干旱胁迫是植物逆境最普遍的形式，研究植物对干旱的适应和抗性机制是解决人类面临的作物高产优质栽培、水资源危机和环境问题的重要策略之一。本项目在前期研究发现BR处理能改善番茄的干旱适应性，降低气孔导度和提高干旱胁迫下内源ABA含量，并且已得到BR和ABA的激素突变体和转基因植株的基础上，在番茄中研究保卫细胞中BR与ABA信号的互作与抗旱性的关系，确定BR在保卫细胞ABA信号转导网络中的作用位点，并以靶向蛋白组学和代谢组学的方法考察BR在干旱胁迫下对保卫细胞ABA信号转导网络组分和其它植物激素组分的调控作用，从而揭示在保卫细胞这一激素互作的模式体系中BR通过气孔途径调节番茄干旱胁迫适应性的分子机理。本研究从新的角度揭示BR在植物对非生物性胁迫抗性中的作用机理，有较大的科学意义；同时本项目研究结果可以为通过化学调控和代谢工程的方法改善番茄的干旱适应性提供理论基础，在作物改良上有广阔的应用前景。

干旱胁迫是植物栽培中最常遇到的逆境胁迫，而气孔作为植物与环境发生联系的重要门户，其开闭状态直接影响植物的蒸腾速率及对干旱胁迫的适应。油菜素甾醇（BR）作为一种逆境缓和激素对多种胁迫具有广谱抗性，其转录因子BZR1参与调控多种BR响应基因，并发挥相应的生理功能。但是BR对保卫细胞运动调控以及提高植物抗旱性的分子机制目前仍不清楚。.本研究以ABA生物合成突变体not及其野生型Ailsa Craig（AC）为材料，研究表油菜素内酯（Epibrassinolide，EBR）对番茄幼苗抗旱能力的影响。以AC，转基因植株BZR1-1D#23及其背景型中蔬四号（ZS4）为材料，研究了BR对保卫细胞运动的影响。并利用iTRAQ蛋白组学技术揭示了BR诱导气孔关闭过程中的蛋白水平变化及其与生理进程的关系。此外，利用脱ABA与JA相关突变体，从气孔开闭、相关基因转录水平，探究BR在调控保卫细胞运动过程中与ABA和JA的互作。主要研究成果如下：.1. EBR处理能显著缓解番茄干旱胁迫症状，减轻了相对含水量（RWC）、净光合速率（PN）和气孔导度的降低趋势。进一步研究表明EBR处理后番茄幼苗抗旱能力提高可能与其提高植株内源ABA含量和提高抗氧化酶活性有关。.2.BR对番茄气孔具有诱导关闭的效应。随着EBR处理浓度增加，处理时间增长，诱导气孔关闭的效应也递增。在BZR1-1D#23植株中，内源BZR1-1D的过量表达增强了BR的信号转导，同样也诱导气孔开度减小，说明BZR1起到正向调节作用。.3.利用iTRAQ蛋白组学技术，分析EBR处理与对照以及BZR1-1D#23和野生型保卫细胞中的蛋白组变化，分别鉴定到214与98个差异蛋白。通过对差异蛋白的注释、聚类、功能分析，发现BR可以诱导ABA合成酶AAO3与JA合成酶LOX2与LOX1_5的表达，还可以影响体内ROS的产生与清除。同时，相关的离子通道也受到BR调节，PLCD上调激活Ca2+内流通道，Ca2+结合蛋白CALR与Ca2+通道TPC1受到上调，H+通道也被调节使得胞内H+浓度上升。此外，细胞壁与细胞骨架重构、能量代谢、光合作用、基因表达与蛋白合成加工等途径中也有许多蛋白发生变化。.4.通过分析ABA合成突变体sit、JA受体突变体jai1以及相应的野生型在EBR处理下气孔开度的变化，发现BR促进气孔关闭与其促进ABA的合成相

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