番茄作为全球性重要的作物,产量高,营养价值丰富,深受人们的喜爱。番茄又是典型的呼吸跃变型果实,在果实成熟过程中会出现乙烯高峰,极易促进果实的成熟,不耐贮藏,影响其采后营养价值和经济效益。果实成熟后,极易腐烂变质,造成大量的损失,深入开展番茄果实成熟衰老机制的研究具有重大的经济与社会意义。乙烯参与调控植物生长发育的许多过程,在果实成熟衰老过程中发挥关键作用,尤其体现在呼吸跃变型果实中。近些年的研究表明,硫化氢(H2S)是继NO和CO之后的第三种内源性气体信号分子。在植物体中,H2S参与调控气孔关闭、种子萌发、根系发育、光合作用、生物和非生物胁迫等生理过程。近来发现,H2S可以延缓多种水果的成熟衰老进程,而H2S是否可以拮抗乙烯延缓番茄果实的成熟衰老进程,还未见报道。本文中以绿熟期小番茄(Solanum lycopersicum)为试验材料,用Na HS和乙烯利水溶液分别作为H2S和乙烯的供体,探究了外源H2S和乙烯对采后番茄果实成熟衰老过程的影响。研究发现,与对照组相比,乙烯处理促进番茄果实的成熟衰老进程,而H2S处理能够延缓番茄果实的成熟衰老进程;H2S和C2H4共同处理时,H2S可以抑制乙烯的作用,延长番茄果实的贮藏时间,延缓番茄果实的成熟衰老。硬度是衡量果实软化的重要指标。进一步研究发现,H2S能够延缓番茄果实硬度的下降,维持果实的质地。在果实成熟后期,H2S处理降低果实软化酶类的活性;与C2H4处理相比,H2S和C2H4共同处理可以抑制PG、纤维素酶、果胶裂解酶活性的升高。乙烯与果实成熟衰老过程密切相关,因而,本文从基因水平上探讨了H2S和乙烯对番茄果实中乙烯合成与信号转导及果实软化相关基因表达的影响。研究结果表明,与C2H4处理结果比较,在番茄果实成熟中后期,H2S和C2H4共同处理能够下调ACS2、ACS3、ACS4、ACO1、ACO3和ACO4基因的表达;在果实成熟中期,H2S和C2H4共同处理诱导ETR3和ETR4基因的表达,在果实成熟后期还诱导CRF2和ERFD2基因的表达。说明外源H2S信号能够参与调控乙烯诱导的生理过程,如乙烯合成及其信号转导和果实软化等,抑制内源乙烯的合成,延缓果实软化,进而延缓采后番茄果实的成熟衰老进程。外源H2S能够延缓采后番茄果实的成熟衰老进程,内源H2S是否也具有同样的功能,DCD和LCD是编码植物体内源H2S合成的两个主要基因。本文探究了内源H2S合成基因DCD和LCD的亚细胞定位及组织表达。结果表明,DCD是定位在胞质中,LCD定位在细胞核里;DCD和LCD基因不仅具有品种特异性,还具有组织特异性,并且在根中表达量最高,在茎、叶、花和果实中表达量较低或几乎不表达。此外,为了研究H2S内源基因的功能,本文利用CRISPR/Cas9技术,构建了番茄半胱氨酸脱巯基酶基因DCD和LCD的Cas9载体,同时还构建了番茄DCD和LCD的过表达载体。通过农杆菌介导的植物组织培养技术进行筛选,成功得到了DCD和LCD基因的Cas9阳性植株,DCD和LCD基因的番茄缺失体能降低其自身基因的表达。