分枝是植物生长发育的重要特征,对植株的形态建成有着重要的作用。番茄(Solanum lycopersicum)作为研究分枝的模式植物,分枝习性影响了番茄的产量、品质和生产效率等重要指标。因此,研究番茄分枝的作用机制、探究高效的调控方式具有重要的理论和生产意义。番茄的分枝受到遗传因子、环境因素、植物激素等多方面的影响,其中植物激素介导了遗传和环境信号,在调控分枝过程中发挥着重要的作用。生长素、细胞分裂素(Cytokinins,CKs)和独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是影响分枝的主要激素,近些年的研究不断完善了三种激素间的调控网络。油菜素内酯(Brassinosteroids,BRs)作为一类重要的甾醇类激素,在调控生长发育方面具有重要的作用。但是BR与其它激素之间相互作用调控分枝的机制尚不明确。本文以番茄植株为实验材料,利用去顶处理的实验方法、BR水平不同的材料等从激素含量、基因表达水平明确了CK和BR对番茄分枝的作用;利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)和CRISPR/Cas9技术明确了CK和BR信号元件对番茄分枝的调控功能;利用酵母双杂、双分子荧光互补、蛋白免疫印迹等实验方法探究了CK和BR在调控番茄分枝方面可能存在的作用机制,主要研究结果如下:1.明确了细胞分裂素在番茄分枝中的促进作用。对番茄植株进行去顶处理,细胞分裂素含量和侧枝长度明显增加,初步证明了细胞分裂素含量的增加对番茄分枝的促进作用。在去顶处理过程中,我们发现,细胞分裂素降解基因、响应基因在短时间内具有较大的差异性。利用VIGS技术将细胞分裂素降解基因CKX5、CKX7进行了单沉默,CKX5、CKX7的基因沉默植株侧枝长度明显增加,再次证明了内源细胞分裂素含量的增加对番茄分枝的促进作用。同样地,我们利用VIGS技术沉默了细胞分裂素信号转导正调节子RR10、RR23,结果表明,RR10、RR23的基因沉默植株分枝能力变弱。以上实验结果表明,细胞分裂素的合成与降解、信号转导过程对番茄的分枝具有重要的作用。2.明确了BR对番茄分枝的调控作用以及与CK之间的关系。通过组织培养技术获得了BR合成基因DWARF过量表达植株,与野生型植株相比,过量表达植株侧枝长度明显增加,而DWARF缺失突变体分枝能力变弱,初步证明了内源BR含量对番茄分枝的作用。与此同时,我们测定了BR水平不同三种材料中细胞分裂素的含量和相关基因的表达,以进一步探究BR和CK在调控分枝方面存在的关系,结果表明,细胞分裂素含量、合成与降解基因以及信号响应基因表达量与BR含量无明显的相关性。此外,我们使用细胞分裂素的人工合成剂6-BA外源处理BR水平不同的三种材料,发现DWARF缺失突变体侧枝长度明显低于野生型的处理植株。以上实验结果表明,内源BR含量增加能显著促进番茄分枝,BR对于分枝的调控作用并不依赖于细胞分裂素含量的增加。3.明确了BR信号通路负调控因子BIN2对番茄分枝的调控作用。利用系统进化树分析方法,筛选出番茄中与拟南芥同源的3个BIN2基因BIN2-1,BIN2-2和BIN2-3,利用VIGS技术对上述3个基因分别进行了沉默,发现BIN2-2基因沉默植株侧枝长度明显增加。利用CRISPR/Cas9技术获得了纯合的突变体植株bin2-2-5#,突变体植株侧枝表型与BIN2-2基因沉默植株一致。除此之外,我们对BIN2-2过量表达植株进行外源EBR处理,BIN2-2蛋白含量降低;利用酵母双杂交和双分子荧光互补的方法,验证了BIN2-2与BZR1之间存在着相互作用。以上结果表明,番茄中BR信号通路负调控因子BIN2-2抑制了番茄分枝的形成。4.探究了BIN2-2介导的CK与BR的互作在调控番茄分枝中的作用。BIN2-2基因沉默植株中细胞分裂素合成基因表达量部分下调或无明显差异,细胞分裂素的含量也无明显变化,表明BIN2-2并不能通过调控细胞分裂素含量来影响分枝。而BIN2-2基因沉默植株中细胞分裂素响应基因RR2、RR3、RR7表达量上调,表明BIN2-2可能影响了细胞分裂素的信号转导过程。利用酵母双杂和双分子荧光互补实验发现,BIN2-2能与细胞分裂素信号转导组分组氨酸磷酸转移蛋白HP3发生互作。利用VIGS技术将HP3进行基因沉默,HP3基因沉默植株侧枝长度明显增加。以上结果表明,BIN2-2可能通过调控HP3从而影响了细胞分裂素的信号转导过程,最终抑制了番茄的分枝。