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番茄(Solanum lycopersicum Mill.)是世界范围内广泛栽培的蔬菜作物,也是一种重要的经济作物。覆盖于番茄植株表面的表皮毛(trichome)作为番茄应对环境胁迫的第一道屏障,可通过空间障碍、物理诱捕和化学毒杀等方式阻碍病毒或病原菌的传播,减少和抵御昆虫对植物体的危害,增强植株对非生物逆境的抗性,对于番茄的广谱抗性具有重要作用。随着细胞生物学的发展,细胞骨架(cytoskeleton)在拟南芥表皮毛发育过程中的动态变化得到了充分的研究。KCBP(kinesin-like calmodulin-binding protein)作为中心枢纽蛋白同时结合微管(microtubules,MTs)与微丝(actin filaments,AFs),从而调控拟南芥表皮毛形态建成的关键功能已在模式植物拟南芥中揭示,但相关研究在番茄中仍鲜有报道。因此,通过细胞生物学手段研究番茄表皮毛内部细胞骨架的排布,鉴定番茄表皮毛发育过程中的关键基因,解析番茄表皮毛发育的分子机制,对于提高番茄植株的广谱抗性具有重要的理论意义和实际应用价值。本研究构建了增强绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)标记微管或微丝细胞骨架的转基因材料,以及敲除SlKCBP的基因编辑材料,利用激光共聚焦显微镜观察了番茄表皮毛中细胞骨架的排布状态,并进一步研究了 SlKCBP在番茄表皮毛发育过程中的作用。主要研究结果如下:1.构建EGFP标记微管或微丝的转基因番茄材料SlTub6-EGFP和Lifeact-EGFP,并利用该材料探索利用激光共聚焦显微镜观察番茄细胞骨架的方法,成功观察到番茄表皮细胞和表皮毛内部的细胞骨架排布,为在番茄中开展细胞骨架相关研究创造了基础材料。2.观察SlTub6-EGFP、Lifeact-EGFP转基因材料的表皮毛类型和形态,结果表明标记了微管或微丝的转基因株系的表皮毛类型和形态与野生型无差异,为细胞骨架标记材料的广泛利用提供可行性依据。利用激光共聚焦显微镜观察番茄表皮毛内部的细胞骨架排布,观察到微管在表皮毛的横断面上呈环状排布,而微丝则表现为径向排布,呈束状。3.通过生物信息学方法鉴定、分析番茄中的KCBP蛋白,并进一步利用CRISPR/Cas9系统对番茄基因组进行精确编辑,敲除SlKCBP基因,获得SlKCBP-CRISPR材料。SlKCBP-CRISPR材料在表皮毛的类型及形态上与野生型无明显差异。通过杂交手段,将SlKCBP-CRISPR材料分别与SlTub6-EGFP、Lifeact-EGFP杂交,获得EGFP标记微管或微丝的SlKCBP基因编辑材料,为深入研究SlKCBP基因在细胞骨架排布中的作用奠定基础。