氮素是植物生长发育至关重要的营养元素之一。农业上为了提高作物产量,往往会施加氮肥来保证氮素的供应,然而过度的氮肥施用会影响植株正常生长,出现土壤盐渍化、板结等问题。生长调控因子(growth-regulating factors,GRFs)对植物的生长发育具有重要的影响。本论文对番茄(Solanum lycopersicum)SlGRF4的作用机理和SlGRF4过表达转基因番茄在低氮下的功能进行研究。主要得到以下结果:1.低氮胁迫(0.2 m M)抑制番茄幼苗的生长,叶绿素含量下降,体内硝态氮含量显著下降。转录组分析发现低氮胁迫后有686个差寻找更多异表达基因;499个基因表达上调,187个下调;4个Sl GRF家族成员(Sl GRF1L、Sl GRF3、SlGRF4、SlGRF4L)表达量显著下调。差异基因富集分析发现,功能主要富集在胁迫响应、氮代谢调节等,代谢通路主要富集在氮代谢以及氨基糖与核苷糖代谢;氮代谢途径中的硝酸盐转运蛋白、碳酸酐酶、谷氨酸脱selleck产品氢酶显著上调,硝酸盐转运蛋白、亚硝酸盐还原酶、碳酸酐酶、谷氨酸脱氢酶、谷氨酸合酶、谷氨酰胺合成酶显著下调。2.对SlGRF4进化树分析发现,Sl GRF家族分为4个亚家族,SlGRF4属于Class III。序列比对发现GRF包含高度保守QLQ结构域与WRC结构域。对SlGRF4的基因结构与启动子分析发现SlGRF4具有十分庞大的内含子序列,其启动子序列中含有激素、光响应元件以及MYB、MYC转录因子的结合位点。3.酵母双杂交实验发现SlGRF4能与Sl GIF家族的Sl GIF1、Sl GIgenetic elementsF2L、Sl GIF3发生蛋白互作。通过原核表达成功诱导出SlGRF4蛋白,并且还发现该蛋白能够发生S-亚硝基化修饰。EMSA实验证明SlGRF4能够结合到Sl KNOX2的启动子上,调控该基因的表达。4.成功获得SlGRF4过表达的转基因番茄,并对其在低氮下的功能进行分析。低氮胁迫下,SlGRF4过表达番茄种子发芽期的根长和鲜重较野生型(WT)显著增加。低氮(0.2 m M)处理15天后,与WT相比,SlGRF4过表达番茄叶片的H_2O_2和MDA含量低于WT,抗氧化物酶POD与CAT的活性、叶绿素a的含量、硝态氮含量、氮代谢途径中关键酶的基因(Sl NR、Sl GS、Sl GOGAT)表达量、NR与GS的酶活性高于WT。低氮处理后转录组分析发现,SlGRF4过表达番茄与WT相比差异基因达到了824个,其中340个基因上调、484个基因下调。功能富集GO分析的结果显示,SlGRF4过表达番茄更多的差异基因富集在了氧化还原酶活性上。通路富集KEGG分析的结果表明了过表达的株系在代谢通路中主要富集在氨基酸代谢。进一步对氮代谢途径进行分析,发现其中的四个关键酶(Sl NR、Sl Ni R、Sl GS、Sl GOGAT)的基因全部显著上调。差异转录因子的分析结果显示,在低氮处理后过表达株系有258个转录因子差异表达,其中有169个上调,89个下调,其中b HLH为差异转录因子最多的家族,有29个,其中20个上调,9个下调。