番茄品种‘中蔬4号’(Solanum lycopersicum cv.Zhongshu No.4)生长势强、甜酸适中、果型圆正、适应性广、产量高,对烟草花叶病毒、晚疫病抗性强,但其耐盐性差,在生长过程中易受盐碱胁迫的影响;探索‘中蔬4号’抗盐碱胁迫的机制对于保持该品种优良性状、优化品种品质具有重要意义。课题组前期的研究表明,外源喷施亚精胺(Spermidine,Spd)能够缓解盐碱胁迫对番茄植株的伤害,S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(S-adenosylmethionine decarboxylase,SAMDC)是亚精胺生物合成中的关键限速酶,并参与胁迫条件下的多种生理反应;SAMDC可以响应干旱、高温、低温、盐碱等多种非生物胁迫,但在番茄作物中关于SAMDC在响应和调控盐碱胁迫的机制尚不清楚。因此,本研究以‘中蔬4号’试材,探索了SAMDC在盐碱胁迫下的功能。主要研究结果如下:(1)从番茄基因组中鉴定得到6个S63845核磁SlSAMDC家族成员。采用本地BLAST和隐马尔可夫统计模型两种方selleck产品法在番茄全基因组中查找到SAMDC,依据其进化关系分为两个亚族;染色体定位结果表明6个SlSAMDC位于4条不同染色体上;结构域与保守基序结果显示不同的亚族之间存在着明显的结构差异;启动子顺式作用元件分析结果显示SlSAMDC家族成员的启动子区域存在着大量的与光响应、激素(赤霉素、水杨酸、脱落酸、茉莉酸甲酯)诱导及非生物胁迫(干旱、低温、厌氧)诱导和参与蛋白代谢的相关元件;物种内共线性分析结果显示番茄内具有一对SlSAMDC同源基因;物种间的共线性分析结果显示番茄SlSAMDC与拟南芥At SlSAMDC、甜瓜Cm SAMDC、辣椒Ca SAMDC、杨树Pt SAMDC均存在着共线性关系。(2)在番茄品种‘中蔬4号’克隆得到一个SlSAMDC,能够响应非生物胁迫与激素诱导。采用PCR扩增技术在番茄植株中得到一个SlSAMDC,CDS(Coding sequence,蛋白质编码区)长度为1083 bp,编码361个氨基酸残基;对番茄植株进行非生物胁迫处理,暗处理结果发现SlSAMDC的表达在暗处理下受到显著抑制;同时SlSAMDC响应盐胁迫、脱落酸、生长素的诱导。(3)构建了SlSAMDC过表达与CRISPR/Cas9介导的基因编辑载体,获得的8个过表达株系(SlSAMDC-OE)在正常生长条件下其SlSAMDC表达量分别为WT植株的2.25-5.57倍不等;获得的5个突变株系(slsamdc-ko)在两个突变靶点上均出现了不同碱基位点的突变,包括替换、插入、删除碱基突变,其SlSAMDC在正常生长条件下基本不表达。(4)过表达SlSAMDC增加了番茄植株的生理抗性。试验结果表明,SlSAMDC的过表达显著提高了番茄植株的净光合速率、叶绿素含量,降低了叶片失水率;突变SlSAMDC降低了番茄植株的净光合速率、叶绿素含量,增加了叶片失水率。(5)过表达SlSAMDC提高了盐碱胁迫下番茄植株的渗透调节能力。随着盐碱处理时间的增加,SlSAMDC-OE植株中渗透调节物质脯氨酸含量较WT植株显著增加,同时丙二醛含量较WT植株显著减少;slsamdc-ko植株丙二醛含量较WT植株显著增加,脯氨酸含量较WT植株显著减少。(6)突变SlSAMDC增加了盐碱胁迫下突变体番茄植株的活性氧水平。盐碱胁迫下slsamdc-ko植株中较SlSAMDC-OE、WT植株积累了更多的H_2O_2、O_2~(·-),nonalcoholic steatohepatitis其过氧化物酶含量较SlSAMDC-OE、WT植株显著减少。(7)SlSAMDC通过调控渗透调节物质与过氧化物酶含量调节番茄植株的抗盐碱能力。