一、 选题背景与意义

（一） 选题背景

干旱是影响全球农牧业发展主要因素。阐明植物抗旱分子机理，提高抗旱能力已成为发展我国农牧业亟需解决的重大科学问题。迄今为止，国内外许多学者已经基本阐明了干旱胁迫下的信号转导途径及基因转录表达调控机制，包括依赖于 ABA 参与及不依赖于 ABA 参与的细胞信号途径及干旱相关基因DREB，NAC等。尽管近年来人们获得了大量保卫细胞中的 ABA 信号信息，并且对干旱胁迫的研究很多很深入，但是由于ABA 信号是下游干旱感应信号，从而要精确定义早期的干旱感应事件还很困难。这极大地限制了我们对植物抗旱机理的理解，也限制了我们培育筛选优良的抗旱植物/作物品系的潜力。

目前，人们对于植物如何感受水分的了解还基本处于未知状态，其中包括重要的经济作物番茄。番茄(Lycopersicum esculentum)是目前种植面积最广蔬菜作物之一。番茄在营养、生殖生长过程对水分需求居茄果类蔬菜之首，干旱可直接威胁番茄植株生长发育、产量和品质，阻碍番茄产业发展。番茄栽培品种在全生育期均表现为对干旱敏感，尤其是在发芽期和幼苗期。

有研究表明，OSCA是高渗胁迫门控的钙通透阳离子通道，感应高渗胁迫，对渗透性胁迫（干旱）有一定抵抗作用。生物信息学结果初步分析表明，与拟南芥水感受器 OSCA1 具有高度同源性的番茄 OSCA 家族共有12个同源基因。本项目拟以课题组前期发表的拟南芥干旱感受器 OSCA1 为基础，克隆番茄渗透感受器相关基因OSCA1，并进行初步功能分析。

（二） 研究意义

作为一种广泛种植的重要蔬菜，番茄具有巨大经济价值。随着全球极端天气的增加，干旱区域的扩大，寻求番茄抗旱品种变得尤为重要。植物受到干旱胁迫后会诱发植物体内其他多种不良反应，如活性氧爆炸、渗透压的变化等，因而植物必须迅速启动对这些不良反应的应答而存活下来。受到干旱胁迫后，番茄对干旱的瞬时响应还未阐明，本课题拟以已发表拟南芥干旱感受器OSCA1为基础，找到番茄最上游干旱相关基因，以期解析番茄抗旱分子机制，具有重要的理论意义并为后续研究奠定基础。

（三） 研究目的

本研究拟克隆并初步分析番茄LeOSCA1基因，构建不同表达载体，以期为后续获取转基因番茄植株提供实验基础，最终期望探索该基因潜在功能，为番茄的抗逆生长及繁殖提供理论依据，从而获得抗干旱的番茄材料。

（四） 国内外研究现状综述

植物OSCA属于高渗胁迫响应钙通透性阳离子通道蛋白，定位在质膜上。前人已对拟南芥和水稻及其他物种中的OSCA家族做了系统的分析和鉴定，拟南芥中发现OSCAs家族有15个成员，水稻中11个，玉米中10个等。OSCA家族蛋白具有3个保守的功能结构域，即Late exocytosis (pfam 13967)，Cytosolic domain of 10TM putative phosphate transporter(pfam 14703，DUF4463) 和Calcium - de- pendent channel(pfam 02714，DUF221)。前人将OSCA家族分成四个分支，前三个分支属OSCA1/2/3型，是Ca2+通透性高渗通道蛋白，而OSCA4型是未指明的通道蛋白。拟南芥中有14个OSCA1/2/3型和1个OSCA4型，水稻中有10个OSCA1/2/3型和1个OSCA4型。此外，OSCA蛋白还有至少8个跨膜α-螺旋，也有人预测第一个跨膜α-螺旋是信号肽。

Hou等在拟南芥中鉴定得到一个膜整合蛋白(AtOSCA1.2)，该基因在高渗胁迫下能使胞内钙离子浓度升高，并且对K+和Na+具有一定的透性。Li对水稻OSCAs基因分析时发现，OsOSCA3.1是已鉴定的OsERD4(早期干旱应答基因)。吕广德等在小麦中克隆了一个抗旱基因(TaOSCA1.4)，该基因与拟南芥AtOSCA1.8和水稻OsOSCA1.4同属一个基因家族，并且与小麦顶部不育小穗数、穗粒数和产量相关。目前番茄LeOSCA1未见相关报道。