番茄（Solanum lycopersicum）是全世界消费量最大的蔬菜作物之一,番茄果实营养丰富,不仅含有糖类、有机酸、维生素等营养,还含有类胡萝卜素、类黄酮等抗氧化物质,是人们膳食营养的重要来源。对番茄果实叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮的分子调控机理进行研究,不仅有助于深入了解果实色素代谢及调控途径,还能为分子改良提高果实营养品质提供理论依据。生长素是植物五大激素之一,在植物生长发育、果实形成等过程发挥着重要的作用。AUX/IAA和ARF是生长素信号转导过程中重要的因子,生长素信号通路通过不同组合的AUX/IAA-ARF转录调控元件,实现生长素调控的差异性和复杂性。实验室前期的研究表明,番茄ARF4、ARF6A、ARF10都可以调控果实叶绿素的形成过程。但是上述信号因子如何协同调控果实叶绿素的形成,这些因子是否会影响类胡萝卜素和类黄酮的形成,仍有待研究。本论文采用实验室已有的SlIAA15、SlARF4、SlARF6A、SlARF10的转基因植株材料,测定了其成熟绿果和红果的叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮含量,结果表明Sliaa15-cas9、Slarf4-cas9、SlARF6A-OE、SlARF10-OE转基因植株的果实叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮物质含量的增加,证明SlIAA15和SlARF4基因负向调控上述色素物质合成,SlARF6A和SlARF10正向调控色素合成。双分子荧光互补实验、酵母双杂交实验和免疫共沉淀实验证明SlIAA15和SlARF4存在着蛋白互作,酵母双杂交实验证明SlIAA15也可以和SlARF6A、SlARF10发生蛋白互作。双荧光素酶实验结果表明SlARF4抑制了叶绿素相关基因Sl CAB1和Sl GLK1、类胡萝卜素合成基因Sl LYCB、类黄酮合成基因Sl4CL和Sl CHS1的表达、SlIAA15因子抑制了Sll ARF4对下游基因的抑制作用,而添加生长素消除了SlIAA15因子的抑制效应。SlARF6A和SlARF10激活了叶绿素相关基因Sl CAB1和Sl GLK1、类胡萝卜素合成基因Sl LYCB、类黄酮合成基因Sl4CL和Sl CHS1的表达、SlIAA15因子抑制了SlARF6A和SlARF10对下游基因的激活作用,而添加生长素消除了SlIAA15因子的抑制效应。结合不同时期果实中的SlARF4、SlARF6A、SlARF10基因的表达量情况,以及双荧光素酶实验结果,可初步确定生长素响应因子SlARF6A、SlARF10对果实色素的促进作用强于SlARF4的抑制作用,所以Sliaa15-cas9转基因植株表现为果实色素含量的增加。综上所述,论文研究证明了SlIAA15和SlARF4、SlARF6A、SlARF10相互作用介导生长素信号通过正向和负向协同作用调控番茄果实叶绿素、类胡萝卜素和类黄酮物质的代谢过程。研究发现了生长素信号途径调节果实色素代谢过程,为分子改良提高果实色素营养品质提供了理论依据。