‘南果梨’是典型的呼吸跃变型果实,果实的成熟主要受植物激素乙烯的调控,研究果实成熟过程中乙烯的合成,对人工调控果实贮藏保鲜有着重要的意义。外源蔗糖处理可以促进乙烯合成,但是其调控的分子机理尚不清楚。本研究以‘南果梨’及其高糖芽变果实为试材,测定两个品种果实中乙烯生成量,发现高糖芽变果实中乙烯释放高峰提前,推测乙烯释放高峰提前是由蔗糖积累导致的。通过转录组测序,挖掘到在‘南果梨’高糖芽变果实中高表达的乙烯合成基因Pu ACS1a和Pu ACO1和转录因子Pu WRKY31。转录因子Pu WRKY31可以直接结合Pu ACS1a和Pu ACO1启动子并上调其表达。外源蔗糖处理‘南果梨’果实会上调Pu WRKY31的表达、进而促进果实的成熟及乙烯的合成。主要研究结果如下:1.‘南果梨’高糖芽变果实乙烯释放高峰较‘南果梨’果实提早出现。通过测定‘南果梨’及其高糖芽变果实成熟过程中乙烯的生成量,发现‘南果梨’高糖芽变果实在采收后第9 d出现乙烯释放高峰,而‘南果梨’果实在采收后第12 d出现乙烯释放高峰。2.‘南果梨’高糖芽变果实乙烯合成关键基因Pu ACS1a和Pu ACO1表达高峰较‘南果梨’果实提早出现。分析‘南果梨’及其高糖芽变采收期果实转录组测序结果,挖掘到‘南果梨’高糖芽变果实中高表达的乙烯合成关键基因Pu ACS1a和Pu ACO1。利用q RT-PCR检测,发现高糖芽变果实中Pu ACS1a和Pu ACO1表达量在采后0 d和5 d显著高于‘南果梨’果实,在采后10 d和15 d显著低于‘南果梨’果实。克隆并比较了两品种中该基因的编码区及启动子区序列,未发现序列差异。3.‘南果梨’高糖芽变果实中Pu WRKY31表达高峰较‘南果梨’果实提早出现。通过对Pu ACS1a和Pu ACO1启动子序列分析,发现存在WRKY转录因子结合元件,结合转录组数据,发现表达差异最显著的转录因子Pu WRKY31,利用q RT-PCR分析,发现在高糖芽变果实中Pu WRKY31表达量在采后0 d和5 d显著高于‘南果梨’果实,在采后10 d和15 d显著低于‘南果梨’果实,其表达趋势与Pu ACS1a和Pu ACO1相同。4.过表达Pu WRKY31促进‘南果梨’果实中Pu ACS1a和Pu ACO1的表达及乙烯的产生。在‘南果梨’果实中过表达Pu WRKY31,诱导乙烯合成关键基因的表达,促进果实乙烯合成。沉默Pu WRKY31抑制‘南果梨’高糖芽变果实中Pu ACS1a和Pu ACO1的表达及乙烯的产生,说明Pu WRKY31是‘南果梨’果实乙烯合成的正向调节因子。5.Pu WRKY31转录因子结合Pu ACS1a和Pu ACO1启动子并上调其表达。通过酵母单杂交试验和Ch IP-PCR试验发现Pu WRKY31体外体内结合乙烯合成关键基因Pu ACS1a和Pu ACO1的启动子,GUS报告基因试验发现Pu WRKY31促进Pu ACS1a和Pu ACO1转录。6.外源蔗糖处理‘南果梨’果实上调Pu WRKY31、Pu ACS1a和Pu ACO1的表达,促进果实乙烯合成。利用0.3%蔗糖处理树上‘南果梨’果实,0.3%甘露醇作对照,5 d后采收果实,并测定乙烯生成量及相关基因表达量,发现外源蔗糖处理上调果实中Pu WRKY31表达,进而诱导Pu ACS1a和Pu ACO1表达,促进乙烯合成。利用农杆菌介导的瞬时表达系统,在‘南果梨’果实中过表达蔗糖转运蛋白Pu SWEET15,发现过表达果实中乙烯生成量显著升高,乙烯合成关键基因的表达上调。在高糖芽变果实中沉默Pu SWEET15,乙烯生成量显著降低,乙烯合成关键基因的表达下调,说明蔗糖信号促进果实乙烯合成。以上结果表明:在‘南果梨’高糖芽变果实中,蔗糖促进Pu WRKY31的表达,高表达的Pu WRKY31结合乙烯合成关键基因Pu ACS1a和Pu ACO1的启动子,并正调控其转录,促进乙烯合成,导致果实乙烯释放高峰提前出现,果实成熟提前,为呼吸跃变型果实成熟及育种研发提供理论支撑。