肌醇半乳糖苷合成酶（galactinol synthase,Gol S）在棉子糖家族寡糖（raffinose family oligosaccharides,RFOs）的生物合成过程中起到关键性限速作用。RFOs是植物中重要的可溶性碳水化合物,包括三糖棉子糖、四糖水苏糖和五糖毛蕊花糖,具有储备碳水化合物、稳定膜结构、抵御逆境胁迫、参与渗透调节的功能。Gol S通过影响RFOs的含量参与调节植物生长发育以及抵御胁迫。在番茄中存在4个Gol S基因,目前对这4个基因的功能尚未有报道。本研究以野生型番茄Ailsa Craig为试验材料,对SlGolS2基因的功能展开研究,结果如下:1.初步明确了SlGolS2基因在番茄中的表达模式及潜在的功能。利用q RT-PCR技术对SlGolS2基因在番茄各组织部位的表达量进行测定,结果表明SlGolS2基因在番茄根、茎、叶片、花蕾、花、各个花器官、以及各时期的果实中均有表达,特别的是,在花蕾期的子房中大量表达,表明SlGolS2基因可能与番茄果实的生长发育密切相关。为此本研究构建了SlGolS2基因的CRISPR-Cas9敲除载体,以深入探索SlGolS2基因的生物学功能,通过农杆菌介导法转入Ailsa Craig番茄中,筛选出纯合稳定遗传的slgols2 T2和T3代敲除突变株系用于后续实验。2.明确了SlGolS2基因对番茄果实发育成熟的影响。slgols2敲除突变株系绿熟期表现为均匀的浅绿色,深绿色的果肩消失。相比野生型番茄,slgols2突变体番茄果实提早转色。表明SlGolS2基因能够影响番茄果实绿熟时期的色泽和果实成熟。3.明确了SlGolS2基因对番茄果实质体结构及代谢物质的影响。绿熟期果皮中的叶绿素含量减少,质体表现为浅绿色,叶绿体体积减小,类囊体片层结构减少,叶绿素合成前体物质δ-氨基酮戊酸、胆色素原、尿卟啉原III、原卟啉IX、镁原卟啉IX、和原叶绿素酸酯含量下降。表明SlGolS2基因通过影响叶绿素生物合成前体的积累,叶绿体结构,影响叶绿素的含量变化,最终导致果实表现为均匀浅绿色。利用色差仪确定了slgols2突变体颜色变化早于野生型番茄果实,总类胡萝卜素和番茄红素的提前大量积累,果实硬度提早下降,乙烯释放量的激增提前发生。表明SlGolS2基因通过影响类胡萝卜素积累、乙烯释放和硬度,从而影响番茄果实成熟。4.初步明确了受SlGolS2基因影响的番茄果实叶绿素合成和叶绿体发育相关基因。利用q RT-PCR技术,筛选出受SlGolS2基因影响的叶绿素生物合成相关基因。在slgols2突变体番茄果皮中HEMA1、GSA、HEMB、HEMC、HEME1、HEME2、HEMF、HEMG1、FC1、CHLH、CHLI、CHLD、CRD1、DVR、PORA、PORB、PORC、CAO1、CAO2、CHLG表达量显著下调。通过转录组测序技术,进一步筛选出受到SlGolS2基因影响的叶绿素生物合成和叶绿体发育的相关基因,表明SlGolS2基因通过影响上述基因的表达,最终导致绿熟期浅绿色果实的形成。5.初步明确了受SlGolS2基因影响的番茄果实类葫芦萝卜素和乙烯积累相关基因。利用q RT-PCR技术,获得了受SlGolS2基因影响的类胡萝卜素生物合成及乙烯生物合成相关基因。在slgols2突变体番茄果实中,PSY1、NOR、RIN和AP2A基因表达量显著上升,表明SlGolS2基因通过影响这些基因的表达,从而影响类胡萝卜素的积累。ACS2、ACS4、E4、E8和ACO3基因表达量的显著上调,表明SlGolS2基因通过影响这些基因的表达,从而影响乙烯的释放。