番茄（Solanum lycopersicum L.）在我国北方地区露地和温室中均有广泛栽培,以香甜多汁和营养价值深受大众喜爱。在番茄果实成熟的过程中,易受到低温胁迫的影响,品质会受到严重的影响,在这个过程中涉及许多复杂的生理生化变化和基因表达。通过分析挖掘出的响应胁迫基因的表达特性,为培育出耐低温型番茄品系提供理论依据。SlCIF1（cell-wall inhibitor ofβ-fructosidase）是细胞壁转化酶抑制子基因,可以在翻译后水平调控细胞壁转化酶活性,从而使番茄果实中积累蔗糖。本研究以转SlCIF1基因和非转基因Micro-Tom番茄绿熟期和红熟期果实为前期试验材料,通过基因芯片的表达谱分析,在转基因绿熟期果实中筛选出一个表达量成千倍上调的小热激蛋白17.7（SlHSP17.7）基因。小热激蛋白（sHSPs）作为一种分子伴侣,积极参与植物生长发育和非生物胁迫响应且发挥着重要的作用。本试验通过对sHSPs基因家族成员进行生物信息学分析、对SlHSP17.7基因的定位和SlHSP17.7在两种不同低温耐性番茄中响应低温胁迫进行了初步研究,为明确SlHSP17.7基因的功能奠定了坚实的基础。主要研究结果如下:1.利用潮霉素抗性基因鉴定了3个过表达SlCIF1的T₃代株系,并对这3个株系的绿熟期和红熟期果实进行实时定量分析。结果发现31号转基因株系红熟期果实中SlCIF1基因的表达量增加约6倍,因此选择该株系测定细胞壁转化酶（CWINs）基因的表达量、活性和糖含量。转基因植株中CWINs家族成员基因Lin5,Lin6,Lin7和Lin8的表达水平没有明显变化,但CWIN活性分别在绿熟期和红熟期下降了约8.17%和10.5%,蔗糖含量提高,果糖和葡萄糖含量降低。这一结果说明SlCIF1基因在翻译后水平抑制了CWINs的活性,并影响了番茄果实中的糖水平。2.对转SlCIF1基因番茄绿熟期和红熟期果实进行基因芯片表达谱分析,发现转SlCIF1基因绿熟期和红熟期果实中,分别有622和883个差异基因的表达发生改变。在转基因绿熟期果实中筛选出一个表达量成千倍上调的SlHSP17.7基因。GO和KEGG分析发现与非转基因果实相比,转基因果实中有5个参与乙烯合成基因、2个sHSPs基因与番茄果实成熟相关,同时发现5个WRKY转录因子,3个bHLH转录因子和5个植物激素响应转录因子表达上调。在转基因红熟期果实中,糖代谢相关差异表达基因SlSUT2和SlSWEET4,分别上调表达约2.5倍和5.6倍。3.根据番茄基因组数据库,对sHSPs基因家族进行鉴定及分析。番茄中至少含有43个sHSPs基因,不均匀的分布在番茄的12条染色体上。且番茄、辣椒、马铃薯sHSPs基因家族成员存在同源关系。对sHSPs基因启动子序列分析发现多个糖代谢和逆境胁迫响应的顺式作用元件,包括SURE、W-box等。基于RNA-Seq数据库中Heinz1706和pimpinellifolium番茄的表达分析发现,大多数家族成员在果实发育和成熟时期表达量高,在其他组织中的表达量相对较低。以上结果为系统分析番茄sHSPs基因的进化及其功能奠定了基础。4.组织化学定位分析发现SlHSP17.7基因主要定位在番茄果实的中果肉、心室隔壁和胶质胎座中。亚细胞定位分析发现SlHSP17.7基因主要定位在洋葱表皮细胞的细胞核和细胞质中,且在烟草叶片细胞定位中得到了相同的结果,而在拟南芥根表皮细胞中则只定位在细胞质中。5.对低温不同耐性番茄,耐低温型野生番茄克梅留斯基和低温敏感型栽培番茄Moneymaker番茄果实进行4℃低温处理,分别在转录和翻译水平上测定了SlHSP17.7的表达量。结果表明SlHSP17.7的表达在响应低温的过程中有显著性变化,且低温下,番茄果实中可溶性糖含量也有明显的变化。对过表达SlHSP17.7基因番茄叶片进行台盼蓝和活性氧染色发现,与非转基因相比,三个过表达株系均展现出少量的蓝斑,说明过表达SlHSP17.7基因可以减轻低温对番茄叶片的损伤。以上结果说明SlHSP17.7可能通过调控采后番茄果实中可溶性糖含量的变化,维持活性氧稳态,抑制细胞程序性死亡,从而提高番茄果实的耐冷性,为培育耐低温型番茄品种奠定基础。