我国设施番茄冬春生产中,常易产生畸形果,严重影响番茄品质及经济效益,因此畸形果防控是设施番茄生产中亟需解决的重要问题。研究表明,番茄心室数量与畸形果发生呈正相关,即心室数量越多,越容易产生畸形果。目前遗传研究发现控制番茄心室数量两个重要位点:fas(fasciated)位点和lc(locule number)位点。其中fas位点的作用值高达37%,有两个候选基因SlCLV3(CLAVATA3)和SlYABBY2b,但不同学者研究这两个基因功能却得出不同结论,有人认为SlYABBY2b调控了番茄子房心室形成,有人则认为SlCLV3调控了番茄子房心室形成,至今尚未有定论,更未能明确fas位点调控番茄心室数量的作用机制,因此进一步解析调控番茄心室数量的fas位点基因,对于研制出防止畸形果发生的关键技术具有重要意义。本研究试图通过构建fas位点的候选基因clv3和yabby2b突变体,分析纯合突变体花器官数量及果实心室数量变化,验证出调控番茄子房心室形成的fas位点候选基因;再通过分析fas位点候选基因突变体的转录组数据以及差异表达基因在不同fas位点遗传背景材料中的表达水平,筛选出fas位点候选基因的下游候选基因,并通过表达模式分析和进化树分析初步探讨了下游候选基因在番茄花发育过程中的重要作用,并构建下游候选基因转基因植株,为进一步验证其基因功能以及初步探讨SlCLV3基因通过其基因调控番茄心室数量的作用机制提供基础材料。主要研究结果如下:1.采用CRISPR/Cas9技术,成功获得了番茄fas位点候选基因—SlCLV3和SlYABBY2b纯合突变体。分析clv3和yabby2b两个纯合突变体的花器官数量和果实心室数量变化,发现clv3突变体的萼片、花瓣、雄蕊和心皮数量较野生型显著增加,果实心室数量和果实重量也显著增加。而yabby2b突变体的花器官数量和果实心室数量均无显著变化,表明SlCLV3基因是调控番茄花器官数量和果实心室数量的主效基因,是调控番茄子房心室形成的fas位点候选基因。另外调查还发现,clv3突变体的花序分枝多、雄蕊败育等表型。综上认为,SlCLV3基因是调控番茄心室数量的fas位点候选基因,且在花序分枝和雄蕊发育上也起重要作用。另外,明确了SlYABBY2b基因无调控番茄心室数量的功能,但是在调控植株高度上起重要作用。2.分析番茄clv3突变体转录组数据以及差异基因在不同fas位点遗传背景材料中的表达水平,筛选出SlCLV3基因下游的2个候选基因:SlGIF1和SlLET6基因。在番茄心皮形成前期的花芽中,clv3突变体的SlGIF1和SlLET6基因表达水平显著增加,且这两个基因在fas位点突变型材料中的表达量也显著高于fas位点野生型材料,这一结果暗示SlCLV3基因可能调控SlGIF1和SlLET6基因的表达。3.分析番茄SlGIF1和SlLET6基因表达模式,表明SlGIF1基因在叶、顶端分生组织、花/花序分生组织、幼嫩花芽、开放的花、果实以及根中均有表达,而且在花芽分化组织中如顶端分生组织、花/花序分生组织、幼嫩花芽中大量表达。SlLET6也在叶、顶端分生组织、花/花序分生组织、幼嫩花芽、开放的花、果实以及根中均有表达,而且在花芽分化组织中如顶端分生组织、花/花序分生组织、幼嫩花芽中均大量表达。这一结果表明SlGIF1和SlLET6基因可能在番茄花发育过程中起重要作用。4.生物信息学分析表明番茄SlGIF1基因编码钙响应反式激活子,包含SSXT结构域,是SSXT蛋白家族中的一员。SlLET6编码1 knotted-like结构域蛋白LET6,包含KNOX结构域,是KNOX蛋白家族中的一员。分析系统进化树发现在拟南芥、番茄、水稻、小麦和苹果中均有SSXT家族成员,番茄SlGIF1与拟南芥At AN3高度同源。KNOX家族成员在拟南芥、番茄、大豆和苹果中均有发现,该基因家族成员功能主要与分生组织调控以及叶和花发育调控有关,番茄SlLET6与拟南芥At STM高度同源。5.成功构建番茄SlGIF1和SlLET6基因CRISPR/Cas9载体和过表达载体。成功获得番茄SlGIF1和SlLET6转基因植株:gif1突变体7株,其中有3株纯合突变体、4株杂合体/嵌合体;成功获得SlLET6基因过表达植株7株,其中SlLET6基因表达水平增加了2-7倍。构建番茄SlGIF1和SlLET6转基因植株为进一步验证SlGIF1和SlLET6基因功能以及初步探讨SlCLV3基因通过SlGIF1和SlLET6基因调控番茄心室数量的作用机制提供基础材料。