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果实是果树类园艺作物的重要经济器官,是人们日常饮食的重要组成部分和营养物质来源。但是由于果实的成熟与衰老无法有效的控制,导致果品在生产、贮藏和流通过程中造成巨大的经济损失和资源浪费。因此,我们应该积极开展对果实成熟衰老的生理生化及其分子机制的研究,探索调控果实成熟和延长货架期的有效方法,以满足人们对高质量果品供应的需求。脱落酸(ABA)是重要的植物激素,在果实成熟过程中起着十分重要的调控作用。然而ABA对果实成熟调控机制还缺少分子水平的证据。本文以非呼吸跃变型果实樱桃和跃变型果实模式植物番茄为试材,利用基因沉默技术,研究了 ABA代谢与信号转导途径关键基因对果实成熟的调控作用,为阐明ABA调控果实发育的分子机制提供了大量证据。取得的主要结果如下:1.本文利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)技术鉴定了樱桃果实中ABA降解途径关键酶ABA 8’-羟化酶基因PacCYP707A1的功能。PacCYP707A1沉默的樱桃果实成熟过程没有受到影响,ABA代谢基因与花青素合成基因的表达也没有明显的变化。但是在离体果实失水的过程中,PacCYP707A1-VIGS果实积累更高水平的ABA,导致果实的失水率降低。这些结果表明PacCYP707A1调控果实的内源ABA含量进而影响樱桃离体果实的失水率。2.本研究利用VIGS鉴定了番茄果实中ABA生物合成关键酶9-顺式-环氧类胡萝卜素双加氧酶基因SlNCED1与ABA 8’-羟化酶基因SlCYP707A2的功能。研究发现,SlNCED1与SlCYP707A2是调控番茄果实ABA合成与降解的关键基因,且对果实成熟分别具有正调控和负调控作用。这些结果表明通过ABA的生物合成与降解途径调控果实中ABA的含量可以影响番茄果实的成熟。3.本研究利用RNA干扰(RNAi)技术研究了番茄中ABA葡萄糖基转移酶基因SlUGT75C1的生理功能。SlUGT75C1沉默的番茄果实中ABA含量升高而ABA-GE的含量降低,表明SlUGT75c1能在植物体内通过ABA糖基化途径调控ABA的内稳态。SlUGT75C1-RNAi果实由于ABA含量的升高导致成熟提前,但果实中类胡萝卜素的含量降低。这些结果表明SlUGT75C1介导的ABA糖结合途径在调控的果实成熟过程中起着重要的作用。4.本文筛选出了参与番茄ABA信号转导的关键2C型蛋白磷酸酶成员S1PP2C3。利用RNAi在植株中抑制SlPP2C3的表达导致植株在种子休眠与萌发、幼苗初生根生长,响应干旱胁迫等方面都表现出典型的ABA高度敏感表型,表明S1PP2C3是番茄ABA信号的负调控因子。SlPP2C3-RNAi番茄果实成熟显著提前,且乙烯释放量明显升高。通过基因表达分析发现S1PP2C3可能通过调节乙烯合成基因ACOs与乙烯受体基因ETRs的表达调控果实成熟。此外,转录组数据表明S1PP2C3介导的ABA信号可能参与调控果实的角质层形成。综上所述,本研究证明了樱桃与番茄中多个ABA代谢途径与信号转导关键基因对果实的成熟具有重要的调控功能,同时证明了通过生物技术操纵ABA相关基因调控果实成熟和品质的可能性。本研究的结果为揭示果实发育与成熟调控网络奠定了基础,为人工调控果实的成熟提供了理论基础,也为通过定向分子育种改良果品提供了新思路。