果实成熟的控制对于其品质性状形成及采后货架贮存具有重要意义。已有研究表明,果实的成熟受到来自转录因子、表观遗传修饰、microRNA等多方面因素复杂而精细的调控。常见果蔬作物多为肉质果实,根据肉质果实成熟过程中呼吸模式的生理差异,将其分为呼吸跃变型和非呼吸跃变型。番茄作为世界第二大果蔬作物,也是模式植物之一,为探讨呼吸跃变型肉质果实发育及品质调控和分子育种遗传改良提供了良好的研究体系。在本课题组前期工作中,发现番茄SlDDB1（UV-damaged DNA binding protein1）参与果实色素积累及成熟调控,其突变体hp1（high pigment 1）果实延迟成熟,但其具体机制未知。在利用生物信息学对SlDDB1互作蛋白的预测中,筛选得到一个含有WD40结构域的蛋白,其序列比对显示为拟南芥AtFIE（fertilizationindependent endosperm）同源基因,因此该基因名命为SlFIE。对番茄SlFIE在各组织中表达模式的分析显示,SlFIE在种子和破色期（Breaker）及其后时期的果实中表达丰度较高;SlFIE的亚细胞定位表明它分布于细胞核与细胞质中。为进一步对其功能进行分析,通过番茄遗传转化分别获得了SlFIE上调表达（SlFIE-OE）、基因敲除（SlFIE-CRISPR）和果实特异性下调RNA干涉（SlFIE-RNAi）的转基因番茄株系。在对SlFIE-OE植株的表型分析中发现,与野生型相比其果实提前约3天破色进入成熟期。在绿熟期MG（mature green）果实的采后成熟、乙烯催熟实验中,SlFIE-OE株系也提前破色成熟。对成熟相关转录调控基因RIN、NOR、CNR、TAGL1及乙烯合成相关基因SlACS2和SlACS4的定量检测表明,它们在SlFIE-OE果实中表达水平均显著升高。与之相反,SlFIE基因敲除株系的果实成熟推迟约12天,相应MG果实的采后成熟、乙烯催熟实验也显示破色延迟,且乙烯可缩短SlFIECRISPR果实的破色时间。此外,SlFIE-CRISPR植株发育迟缓,较野生型延迟约56天进入开花期。对SlFIE-OE和SlFIE-CRISPR株系的种子数量、重量的统计结果显示,SlFIE基因的上调表达或敲除均导致果实中种子数量减少,但SlFIE-OE株系种子重量减小,而SlFIE-CRISPR株系种子重量增大。为进一步探讨SlFIE对番茄成熟的影响,利用果实特异表达TFM7基因启动子驱动的SlFIE-RNAi株系进行分析,结果表明其SlFIE下调果实破色延迟,成熟相关调控基因和乙烯合成基因表达量降低。由此,转基因上调、下调株系表型分析表明,SlFIE基因参与番茄生殖发育（开花期）和果实成熟过程调控。在本研究中,番茄SlFIE显示与SlDDB1相似的成熟相关表型,为深入探讨其机制,利用免疫共沉淀方法,对SlFIE与SlDDB1互作进行了检测,结果表明SlFIE是SlCul4-SlDDB1复合体的蛋白组分。真核生物中Cul4-DDB1-WD40作为E3泛素连接酶复合体可介导靶标蛋白的泛素化降解,而成为一种重要的调控机制。推测番茄果实成熟相关两个负调控因子SlHDA1（histone deacetylase 1）和SlHDA3（histone deacetylase 3）可能是SlCul4-SlDDB1-SlFIE泛素连接酶复合体的降解底物。在随后的蛋白稳定性实验中,发现SlHDA1和SlHDA3具有不同程度的泛素化介导的降解特性。在体内实验中,也显示其可形成多泛素链,提示这两个参与番茄果实成熟负调控因子可被泛素化降解而失活。免疫共沉淀显示了SlHDA1、SlHDA3与SlFIE之间的相互作用,并通过cell-free和免疫共沉淀实验验证了SlCul4-SlDDB1-SlFIE复合体对SlHDA1、SlHDA3的降解作用。由此,SlFIE作为SlCul4-SlDDB1 E3连接酶复合体组分,对SlHDA1、SlHDA3进行泛素化降解调控,从而控制番茄果实的成熟。综上,本工作以果蔬作物番茄为实验对象,通过遗传学、分子生物学和生物化学等技术手段,对SlDDB1候选互作蛋白SlFIE进行了功能分析及机制探讨,研究结果为深入理解果实成熟调控分子机制、农艺性状遗传改良提供了重要基础。