设施大棚由于土壤复种率高、无淋浴等特点,土壤次生盐渍化非常严重。设施土壤盐渍化是设施蔬菜可持续发展的重要限制因子之一。设施土壤阳离子主要为Ca~(2+)与K~+,阴离子主要NO_3~-。谷氧还蛋白(glutaredoxin,Grx)是一种小分子氧化还原蛋白,能够调节蛋白质的氧化还原状态,在植物发育和逆境胁迫过程中起着重要作用。本Genetic burden analysis论文对硝酸盐胁迫下番茄SlGrx9功能和抗性机理进行了研究,主要取得了以下结果:1.适宜浓度的外源谷胱甘肽(GSH)对硝酸盐胁迫下的番茄幼苗生长有缓解作用,其中1 m M GSH缓解效果最好。与硝酸盐胁迫相比,施加1 m M GSH处理后,番茄幼苗的株高、鲜重有显著增加;谷胱甘肽合成关键基因的表达量显著降低,SOD、CAT、POD、APX等抗氧化物酶活性显著低于硝酸盐胁迫处理。2.番茄SlGrx9(登录号:Solyc02g0822002)基因含有531个核苷酸,编码177个氨基酸。通过不同物种的Grx家族进化树与同源比对说明SlGrx9属于CGFS型Grx,含有一个glutaredoxin的保守结构域。通过原核表达诱导和纯化了SlGrx9蛋白,大小为19 k D。SlGrx9蛋白可以发生S-亚硝基化与S-谷胱甘肽化修饰。通过GPS-SNO 1.0预测了SlGrx9中四个可能发生S-亚硝基化的关键Cys位点,对四个关键Cys位点突变体蛋白进行S-亚硝基化分析发现第100位、第154位、第175位可能是Sl Grx发生S-亚硝基化的关键Cys位点。Luc和EMSA实验证明Sl MYB86可以结合SlGrx9的启动子并激活其表达。Co-IP和Bi LC实验证明了Sl Prx可以与SlGrx9发生相互作用。3.获得了slgrx9基因编辑番茄。slgrx9番茄种子发芽延迟,种子脱落酸(ABA)含量高于野生型(WT),脱落酸合成关键基因9-顺式环氧胡萝卜素双加氧酶1(NCED1)、玉米黄质氧化酶(ZEP)、乙酸醛氧化酶(AAO)的表达量比WT高、细胞selleck LY2157299色素氧化酶(CYP)的表达量比WT低。slgrx9种子对硝酸盐胁迫与氧化胁迫的抗性降低。4.硝酸盐胁迫下slgrx9的根长与株高低于WT;slgrx9的H_2O_2与MDA的含量高于WT,SOD、CAT、POD、APX活性,GSH/GSSG和As A/DHA低于WT,表明slgrx9对硝酸盐胁迫的抗性降低。转录组数据表明正常条件下slgrx9突变株系与WT相比的差异基因有1037个,其中534个基因上调,503个基因下调;硝酸盐胁迫下slgrx9番茄与WT相比差异基因达到1873个,其中上调基因有1466个,下调407个基因。这些差异表达基因(DEGs)的GO分析表明主要富集在谷胱甘肽氧化还原酶KPT-330体外活性、内肽酶抑制剂活性以及肽酶抑制剂活性等分子功能中,防御响应、对真菌的响应等生物过程中,以及在胞内外细胞组分中。KEGG途径显示这些DEGs主要参与苯丙酸生物合成及代谢、核苷酸糖代谢、氮代谢以及谷胱甘肽代谢途径。本论文从生理生化和分子水平上揭示了硝酸盐胁迫下番茄SlGrx9的抗性机理和功能,为揭示番茄应答土壤次生盐渍化提供理论依据,为蔬菜抗逆遗传改良提供参考。