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番茄是三大世界性贸易蔬菜之一,在全球蔬菜贸易中占有重要地位。但在生产过程中往往会出现连续施药或过量施药的情况,这将会造成严重的番茄药害,成为我国蔬菜出口的重大障碍。γ-氨基丁酸（GABA）作为一种信号分子可以调节许多生理过程,包括生长、发育和胁迫反应。因此,研究γ-氨基丁酸（GABA）对番茄药害缓解及代谢调控的生理机制与应用效果,对实现蔬菜安全生产和促进我国农产品出口贸易发展具有重要意义。本文采用野生型番茄（Solanum lycopersicum cv.Ailsa Craig）为供试材料,以生产中普遍使用的百菌清为供试农药,研究了其对GABA稳态的影响的影响。并将番茄GABA野生型（WT）设为对照,通过外源喷施GABA（WT+GABA）,结合超积累突变体（GABA-2和GABA-3）材料,进行GABA缓解药害的应用效果以及促进农药降解的作用机理的研究。此外,为了进一步探索百菌清代谢的关键基因,明确GABA促进农药降解的分子机理,我们进行了转录组分析。主要研究结果如下:1.外源或内源增加番茄株系的GABA可有效降低百菌清的残留量,促进农药代谢。通过分析不同浓度百菌清处理下,野生型番茄的丙二醛（MDA）浓度、最大PSII量子产率（Fv/Fm）及叶片的生理状态的变化,发现随着百菌清浓度的升高对番茄叶片伤害增强,而应用3mM GABA后和GABA-2和GABA-3叶片可显著抑制这种不良症状,这表明GABA能显著降低番茄植株的农药伤害。2.分析GABA合成及代谢途径,发现百菌清处理后,植物正向调控GABA分流途径,使GAD活性显著上调,GABA-TP活性显著下调,这直接导致Glu的下降使GABA积累,对抗百菌清胁迫。同时,外源性应用GABA和遗传操作GABA-TP都能显著提高内源性GABA水平,使GAD活性表现出典型的反馈抑制,并通过调节GABA分流途径激活百菌清胁迫反应。分析GABA生物合成的另一条途径PAs代谢,发现百菌清处理使精氨酸脱羧酶（ADC）、多胺氧化酶（PAO）和二胺氧化酶（DAO）的活性显著提高,但鸟氨酸脱羧酶（ODC）活性无明显变化,使得百菌清胁迫早期和胁迫后期的Put、Spd、Spm和总PAs浓度有明显差异。而（Spd+Spm）/Put 比率持续下降。这些结果表明,在百菌清胁迫下PAs的生物合成和代谢加快。当内源GABA含量增加时,GABA对PAO活性的影响呈相反趋势,促进了 PAs的总积累以及从Put到Spd和Spm的变化,从而增加了（Spd+Spm）/Put的比率。这表明当胁迫发生时,GABA发出反馈信号,促进PAs积累,从而增强百菌清胁迫反应。3.百菌清处理对野生型植株的净光合速率（PN）有显著抑制作用。百菌清处理1天后,番茄叶片气孔导度（Gs）、细胞间CO2浓度（Ci）呈现下降趋势而气孔限制值（Ls）呈现上升趋势。与野生型番茄相比,外源性施用GABA和GABA超积累突变体均可使受抑制的PN得到恢复,并降低Gs、Ci,提高LS。结果表明GABA调节的气孔运动有可能是减少农残吸收的一种抗性机制。百菌清处理后,最大PSII量子产率（Fv/Fm）、PSII的实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭系数（qP）降低。而外源性施用3mM GABA和GABA超积累突变体的Fv/Fm、ΦPSⅡ和qP得到了明显的缓解,与上述三个参数相比,非光化学猝灭（NPQ）、PSⅡ捕光天线（Ex）等显示出相反的趋势。这说明GABA通过调节叶绿素荧光参数的变化来增强抗逆能力。与野生型相比,WT+GABA、GABA-2和GABA-3植株在百菌清处理后10天内其超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）和愈创木酚过氧化物酶（GPX）的活性有显著提高,O2·-、H2O2及MDA水平显著降低。这表明,GABA诱导的活性氧可对百菌清胁迫提供早期预警反应。4.分析植物的解毒过程发现,在野生型植物中随着百菌清胁迫时间的增长,谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性持续增强。处理6天后,总谷胱甘肽水平显著提高,还原型谷胱甘肽（GSH）被消耗,谷胱甘肽的氧化还原状态保持在较低水平。这些结果表明,GST以GSH为底物,积极参与百菌清解毒过程。与野生型相比,外源喷施和内源超积累GABA均可显著提高了 GST活性、GSH和总谷胱甘肽浓度,导致高水平的谷胱甘肽氧化还原状态。这意味着GABA在改善GSH的从头合成和再生方面具有强大的作用,可以与GST结合用于百菌清解毒。接着进行了转录组分析,探索百菌清代谢的关键基因,并在番茄中成功地鉴定了由GABA介导的16个关键农药代谢基因。