葡萄是世界范围内栽培范围最广的林果树种之一。据国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）统计数据显示,2016年全球葡萄种植面积已达750万公顷。在我国的农业种植结构中,葡萄栽培和加工产业也占有非常重要的地位。然而,在我国水资源缺乏的西北地区,干旱是限制葡萄生长发育和产量提升的重要因子。褪黑素是生物中广泛存在的一种色氨酸类衍生物,其不仅在植物生长发育及逆境应答方面均具有重要作用。前期研究已证实外源褪黑素能够显著提升葡萄幼苗的抗旱能力,因此,褪黑素可能在葡萄抗旱方面发挥重要作用。然而内源褪黑素是否参到与葡萄的干旱应答过程,该过程中调控褪黑素合成的关键酶及其生物学功能等仍未见报道。基于此,本研究以酿酒葡萄赤霞珠（Vitis vinifera cv.Cabernet Sauvignon）为材料,研究了干旱胁迫对褪黑素合成及其相关酶基因表达水平的影响,筛选出了葡萄干旱应答过程中调控褪黑素合成的关键酶基因,并初步分析了其生物学功能。主要获得以下研究结果:1.利用LC-MS技术分析了15%PEG模拟干旱处理下,葡萄中褪黑素及其前体物合成含量变化。结果显示随着胁迫时间的延长褪黑素合成前体物L-色氨酸、色胺、5-羟色胺、N-乙酰-5-羟色胺、5-甲氧基羟色胺总体表现为先上升后降低,而褪黑素则随胁迫时间延长含量一直保持上升的趋势。结合前期外源褪黑素的影响,表明褪黑素参与了葡萄对干旱胁迫的应答过程,在缓解逆境环境对植株的生长抑制与伤害方面发挥作用。2.利用实时荧光定量PCR技术分析了15%PEG模拟干旱处理下葡萄中褪黑素合成相关基因表达水平变化。结果显示VvASMT1、VvT5H1、VvM3H、VvSNAT、VvT5H2、VvTDC1在根、茎、叶中均有表达,且上述所有基因在干旱处理期间表达量均表现为茎＞根＞叶,VvM3H、VvSNAT、VvT5H2、VvTDC1四个基因表达量趋势相同,随着干旱胁迫时间的延长,表达量先降低再升高,且VvSNAT对照组的表达量高于处理组,VvASMT1、VvT5H1两个基因在根、茎、叶中的表达量趋势相同,即先上升→下降→上升。所以通过PEG处理的干旱胁迫对合成褪黑素过程中各基因表达量有显著影响。3.利用相关性分析反映了干旱胁迫下葡萄不同组织中褪黑素及其前体物与合成相关基因间的关系。结果显示VvSNAT,VvASMT,VvT5H1与褪黑素含量存在显著正相关,这三个基因在褪黑素合成过程中可能发挥了关键调控作用。4.从赤霞珠葡萄中克隆了褪黑素合成关键酶基因VvSNAT,并对其进行了生物信息学分析。与葡萄VvSNAT蛋白亲缘关系最近的是枣,其次是莲花和核桃,而亲缘关系最远的是巴西橡胶树,葡萄的SNAT蛋白具有NAT＿SF家族的保守结构域,VvSNAT蛋白定位于叶绿体中,属于水溶性非分泌型蛋白。5.根据得到的VvSNAT CDS区及原核表达载体p ET28a设计引物,对载体进行Bam HⅠ、SalⅠ酶切位点的双酶切,同源重组方法将目的片段与酶切后的载体连接,转化到大肠杆菌DH5α中进行双酶切鉴定,并测序,经鉴定正确的质粒转化至大肠杆菌表达菌株Rossete（DE3）进行诱导表达,并通过SDS-PAGE进行检测,表达出大小约27.502k Da的蛋白。进一步进行酶活实验,证实葡萄VvSNAT酶蛋白可将5-羟色胺催化生成N-乙酰-5-羟色胺。