申请人在本项目的前期工作中,利用番茄乙烯受体LeETR1和LeETR2的特异序列,成功地对番茄进行了反义转化,获得了具有显著表现型差异的反义转基因番茄材料。这些材料的表现型特征对现有的主要源于拟南芥的乙烯受体调控模型提出了挑战。本项目拟全面深入研究这两个反义受体转基因番茄材料的乙烯生理,总结这两个受体对乙烯反应的差别调控规律,构建能够反映不同受体对表现型的差别调控的番茄乙烯受体调控模型。项目获得的成果,将能进一步确定部分乙烯受体在番茄受体系统中的作用模式及相互关系,为乙烯受体调控理论的发展作出自己的贡献。而乙烯受体调控理论的完善化,将为实现乙烯受体基因调控的现实应用建立重要理论基础只有明确乙烯受体的作用机理,才有可能找到利用乙烯信号感受或转导途径进行调控的有效技术途径,从而有可能创造可自由调节采后寿命的转基因果蔬新品种,为降低果蔬采后损失增加新手段。
为了探索乙烯受体基因LeETR1或LeETR2在番茄乙烯受体家族中的功能特异性,对含反义LeETR1或LeETR2 的转基因番茄株系ale1和ale2,以及两者杂交株系dale进行了系统的乙烯相关表现型分析。结果表明,这两个基因的反义抑制并不能完全阻断乙烯信号转导,但明显提高了组织的乙烯敏感性。在转基因株系中相应的LeETR1或LeETR2 mRNA没有显著降低,但组织的乙烯结合能力显著下降。ale1遮光幼苗上胚轴缩短增粗,自然生长的植株矮化,叶柄上位性生长,花序轴缩短,开花期和座果期都推迟,器官衰老和脱落、以及果实成熟显著加速。这些性状提示乙烯受体LeETR1对番茄形态建成和生长发育全过程都有重要调控作用。ale2只在较低程度上表现遮光幼苗上胚轴缩短、器官脱落和果实成熟加速等乙烯反应,提示LeETR2只在有限的程度上调控乙烯反应。研究发现,番茄乙烯受体LeETR1与LeETR2在不同组织中有不同的相互关系。LeETR1表现出看家基因功能,在番茄系统发育中对平衡乙烯反应可能具有特别重要的功能地位。LeETR2虽在调控器官脱落方面具有显著的叠加效应,在大多数组织中表现为协同/冗余作用。