植物表皮毛是植物表皮的一种附属结构,广泛分布于陆生植物的地上部分。表皮毛根据其构成细胞的多少可以分为单细胞表皮毛和多细胞表皮毛,根据其有无腺体可以将其分为腺体毛和非腺体毛。表皮毛不仅可以为植物提供物理抗性还可以为植物提供化学抗性。模式植物拟南芥的表皮毛为单细胞表皮毛,其形成的分子机制已经研究的较为清楚,然而茄科植物中多细胞表皮毛形成的分子机制尚不清楚。1、番茄种质资源丰富。利用180份重测序的番茄核心种质资源(包括162份表皮毛形成正常的资源和18份表皮毛缺失的资源)对调控番茄表皮毛形成的关键基因进行全基因组关联分析,结果发现在第10号染色体的末端有一个调控表皮毛形成的关键因子。与此同时,在50个已经覆盖潘那利全基因组的渐渗系(背景材料为M82)中,只有IL10-2表现为表皮毛缺失,而其它49个株系都与M82—样表现为正常的表皮毛,说明在第10号染色体的末端确实有一个调控表皮毛形成的关键因子。有趣的是,h变体LA3172的表型与IL10-2一致,也表现为表皮毛缺失。为了克隆这个关键基因,我们构建了两个F2分离群图,分别为:Ailsa Craig(AC)×IL10-2和LA3172×LA0411。对这两个群体的遗传规律分析发现,这两个材料的表皮毛缺失性状都是受一个隐性核基因调控。采用图位克隆的方法最终将目的基因定位在10号染色体59.90Mb到59.94Mb的范围内。根据番茄基因组注释,这个区间内共包含有四个开放阅读框(ORFs)。对这四个开放阅读框的gDNA全长序列进行PCR扩增发现:ORF3在LA3172和AC中具有片段长度多态性。这个结果表明ORF3极有可能为目的基因。2、在番茄现有的表皮毛缺失资源中对ORF3的多态性进行分析,共发现三种类型的突变:有的是1440 bp的缺失;有的是引起氨基酸改变的点突变；有的是单个核苷酸的缺失导致的移码突变,使得氨基酸翻译提前终止。在LA3172和LA0085中缺失1440bp,包括ORF3的全长986bp,起始密码子上游的326bp和终止密码子下游的128bp;3-605和LA0442中分别是一个核苷酸缺失导致移码突变,氨基酸翻译提前终止;在LA1589中,一共有三个氨基酸的改变,分别为69T-K、97H-N和177P-S,其中97H-N导致蛋白质不能正常折叠形成C2H2锌指;IL10-2中有七个氨基酸的突变和一个氨基酸的插入。3、将ORF3在h突变体LA3172中表达能够恢复突变体表皮毛缺失的表型;对其背景材料AC中ORF3的表达进行干涉能够抑制表皮毛的形成。这一结果表明:ORF3即为H丑基因。4、对LA3172和IL10-2及其背景材料的表皮毛进行扫描电镜观察发现:LA3172和IL10-2的茎表皮I型腺体毛完全消失。表明H基因在I型腺体毛的形成过程中发挥重要的作用。5、对H基因在AC的根、幼茎、成熟茎、茎表皮、成熟叶、幼叶、花和果等各组织中的表达量进行分析发现,H基因在各个组织中均有表达,在花和果实中的表达量明显比较高。说明H基因不仅在腺体毛的形成过程中起重要的作用,而且在花和果实发育的过程中也具有重要的作用。6、H开基因在烟草中超量表达可以使烟草表皮毛的密度显著增加。与此同时烟草中H基因的同源基因ZFP8(Niben10ISc00749g00003.1)和辣椒中H孖基因的同源基因CA10g21340在番茄中超量表达也能够促进表皮毛的生成。这个结果表明H基因在进化的过程中在茄科物种中的功能是比较保守的,都能够调控表皮毛的形成。7、双突变体(Wo_hh)和h突变体都没有I型腺体毛的形成,说明h基因对的Wo具有隐性上位效应。在h突变体LA3172中,Wo基因的表达量没有变化,但是在Wo突变体LA3186中H基因的表达量上升,在Wo涉材料中H基因的表达量降低,说明Wo正调控H基因的表达。通过酵母双杂交和GST-pull down表明,H通过与Wo互作来调控I型腺体毛的形成。8、番茄dl突变体LA3724的表皮毛数量减少、长度变短。扫描电镜观察发现,LA3724的表皮毛并不是一串垂直于表皮的细胞,而是有的是分叉的表皮毛,有的是颈部为两列平行的细胞。此外LA3724的花药不能连接在一起形成一个典型的花药筒导致LA3724的座果率显著降低。根据番茄高密度遗传连锁图谱,dl基因被定位在八号染色体,因此我们以LA3724为母本,IL8-1和LA1589为父本分别杂交构建两个F2分离群体对dl基因进行精细定位。最终将dl成基因定位在八号染色体的52.81Mb到52.92Mb这109Kb的范围内。根据番茄基因组注释,这个区间内有7个ORFs。对这7个ORFs的编码区序列进行测序,在两个亲本之间没有发现差异。然而对这7个ORFs的表达量进行分析发现,ORF7编码一个水通道蛋白,其表达量在突变体材料中显著上升。这个结果表明ORF7极有可能就是dl基因的候选基因。