植物的器官脱落是一个非常值得关注的农艺性状,同时也是植物生长发育过程中一个重要的生理过程,具体是指植物的组织或器官与母体分离的现象。植物的叶,花,果实和种子等都可以发生脱落,器官脱落有利亦有弊。在正常条件下,脱落有利于植物体摆脱自身坏死的组织或器官,从而维持植物体正常发育,适时适量的种子脱落还有利于植物的繁衍,而在实际生产中,过多或过少的落花落果都会影响作物的产量。因而,人们有时需要促进器官脱落的发生,有时又需要抑制脱落。硫化氢（H₂S）是第三个被发现的气体信号分子,其一出现便掀起了人们对它极大的研究热情。我们的前期工作表明,H₂S处理可显著延迟番茄花柄的脱落,这个有趣的现象引起了我们的注意。这使我们想到,H₂S极有可能通过与内源激素互作的方式来调节离区获取响应脱落信号的能力,那么具体的调节方式是怎样的呢?我们通过生理生化,分子遗传等研究手段,探索了H₂S信号如何通过与内源激素的互作对植物器官脱落产生影响。主要结果如下:1.H₂S处理可以明显延迟番茄花柄和叶柄的脱落,而且H₂S对器官脱落的延迟作用在一定浓度范围内具有剂量效应;同时H₂S显著抑制了花柄和叶柄中细胞壁降解酶相关基因的表达但并不直接在蛋白质水平影响它们的酶活。进一步研究发现H₂S对玫瑰花瓣和叶柄的脱落以及百合花药的开裂也有显著的抑制作用,说明在植物中,H₂S对器官脱落的抑制作用具有普适性。2.H₂S清除剂的施加加速番茄叶柄和花柄脱落过程,同时番茄叶柄脱落过程中H₂S产率逐渐下降。为探究内源H₂S在番茄花柄和叶柄脱落过程中的作用,我们基于CRISPR/Cas9技术构建了番茄硫化氢生成酶编码基因SlOAS2和SlOAS4的基因敲出转基因植株,并对转基因植株后代进行了初步的分析。3.为了探究在植物器官脱落过程中H₂S与内源激素生长素和乙烯的互作,本研究检测了H₂S处理前后花柄和叶柄中生长素与乙烯相关基因的表达量,发现H₂S可能是通过影响离区处游离的活性生长素的含量,改变了离区细胞对乙烯的敏感性,最终导致脱落被抑制。对生长素合成酶基因的表达分析结果发现,H₂S显著激活ToFZY3基因在花柄远轴端和离区的表达,同时抑制ToFZY4在整个花柄中的表达。我们使用生长素合成抑制剂去与H₂S共同处理番茄花柄,H₂S对番茄花柄脱落的抑制作用消失了,进一步证明H₂S可能是通过影响生长素的合成来调节花柄脱落的。4.为进一步探索生长素合成基因在H₂S调控的植物器官脱落过程中的作用,我们构建了基于CRISPR/Cas9技术的ToFZY3基因的敲除突变体,现已获得转基因植株,并对转基因植株进行了初步的分析。综上,在本研究中,我们发现H₂S在植物器官脱落过程中具有抑制作用,并且这种作用可能是通过影响生长素的局部合成,在花柄中形成新的生长素浓度梯度来实现的。该研究丰富了植物器官脱落的调控网络,为H₂S生理功能的解析提供了新的实验证据。