柑橘具有独特的果实结构,不同组织的功能和形态各不相同。因此,在全器官或混合组织水平进行分析不可避免地会掩盖许多组织特有的现象。同时,柑橘具备典型非呼吸跃变型果实的成熟特征,针对于其成熟调控机理的研究尚不清晰。本研究以‘奉节72-1’（Citrus sinensis L.Osbeck）从幼果到成熟果实的6个发育阶段和4个主要组织类型（油胞层、白皮层、囊衣和汁胞）为主要研究材料,加上其他一些柑橘主栽品种（比如甜橙类:暗柳橙、红暗柳橙等;宽皮橘类:温州蜜柑、华柑2号等;柚类:鸡尾葡萄柚、HB柚等）,基于高通量转录组测序、生理生化数据等对柑橘果实的发育和成熟调控机理进行了探讨。主要研究结果如下:1.基于组织特异性转录组构建柑橘果实发育和成熟的调控网络。为了挖掘柑橘果实发育和成熟过程中潜在的分子调控网络,我们收集了‘奉节72-1’脐橙果实（包括6个发育时期和4个组织）,共计72个测序样本进行转录组测序。通过转录组数据的整体分析和差异表达基因分析,发现了油胞层在果实发育和成熟过程中相较于其他三个果实组织的独特性。基于STEM的表达模式分析和基于WGCNA的基因共表达网络分析,筛选和鉴定了一批重要的基因和转录因子,并发现了果实发育和成熟的过程中不同组织特异又复杂的调控网络。2.植物激素参与的柑橘果实发育和成熟过程的调控。测定了脐橙果实发育和成熟过程中不同组织内ABA、IAA和JA的含量,并和其他几种主要的植物激素（GA、ETH、CTK、BR和SA）的相关代谢,转运和信号转导基因进行表达模式分析。结果发现,这些植物激素的含量和相关基因的表达都存在着明显的组织特异性。其中,ABA含量与果实的成熟存在较大的相关性,并鉴定了一个关键转录因子CsABF2;IAA含量及其合成和转运蛋白表现出明显的组织或发育阶段特异性,其中GH3.1很可能在IAA稳态中起重要作用;JA的含量及其合成和信号转导基因在柑橘果实的发育和成熟过程中主要在油胞层和中果皮中起作用,尤其是油胞层。3.柑橘果实发育和成熟期间CsABF2调控网络的构建。AM1（ABA类似物）外源处理温州蜜柑（Citrus unshiu）,发现可以显著促进果实着色,叶绿素降解和糖分积累（尤其是蔗糖）,并降低果皮和果肉中IAA的含量。随后,鉴定了几个与ABF2共表达的基因,包括类胡萝卜素和ABA生物合成基因（PSY、Z-ISO和NCED1/2/4）、叶绿素分解代谢基因（HCAR、PAO、RCCR、PPH和NYC1）、糖转运蛋白（SUT4和SWEET10/15/16）、IAA偶联基因（GH3.1）和与果实膨大和软化相关的基因（Expansin-A1/A8）,它们的启动子区域包含至少一个ABA顺式响应元件（CACGTG或ACGTG）。进一步的实验验证,提出了一个由CsABF2介导的柑橘果实中ABA信号调节网络模型。该模型中,CsABF2起主要作用,参与调节蔗糖运输、叶绿素降解、IAA稳态、类胡萝卜素和ABA的生物合成以及果实膨大和软化。4.柑橘果实发育和成熟期间糖酸积累关键基因的挖掘。使用气相色谱对果实发育和成熟过程中汁胞内的可溶性糖（蔗糖、果糖和葡萄糖）和有机酸（柠檬酸、奎尼酸和苹果酸）含量进行了测定。结合转录组数据,我们鉴定了一些在蔗糖和柠檬酸合成、降解和转运等过程中发挥重要作用的基因。其中,蔗糖转运蛋白CsSWEET15在囊衣和汁胞中特异高表达。进一步研究,在不同类型的柑橘果实中验证了CsSWEET15表达的组织特异性以及与果实内蔗糖含量的显著相关性。荧光原位杂交实验发现,CsSWEET15在汁胞的表皮薄壁细胞中高表达。此外,利用酵母单杂交和双荧光素酶等实验,我们还发现CsSWEET15可以受到ABA信号的调控。基于以上研究,我们构建了柑橘汁胞蔗糖积累的假设模型。此外,CsPH8在汁胞组织中高表达,分析4个酸性范围从无酸到正常酸的柑橘品种,发现CsPH8基因差异表达,并且其表达与酸性呈显著正相关。同时,我们确定了3个与CsPH8的表达存在显著正相关的转录因子,可能参与调节CsPH8的表达,对柠檬酸盐在汁胞的积累过程中起重要作用。综合以上,我们描绘了柑橘果实中蔗糖和柠檬酸代谢相关基因的详细时空表达模式,并鉴定了一些可能起到关键调控作用的候选基因。