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衰老是生物程序性死亡的重要过程,既受自身遗传的调控,也受环境的影响。植物器官衰老不仅影响生长发育而且影响植物产量和产品品质,因此,研究植物器官衰老及其调控机制一直受到人们的高度关注。然而,植物器官衰老是一个复杂的生理代谢过程,而这些复杂的生理代谢过程又受众多基因的调控,其中PP2C家族成员被认为是决定动植物细胞衰老的重要调控因子,但PP2C家族庞大,其成员在不同植物中的功能表现不尽相同。因此,为弄清调控番茄器官衰老的PP2C及其的作用机制,本项目开展了系统研究,主要研究成果如下:1.发现了SlPP2C（Solyc07g062970）基因和蛋白在番茄衰老和脱落组织中高表达,且ProSlPP2C::GUS植株GUS染色也证实了这一点。在番茄叶片、花和果实的发育及花柄脱落过程中,SlPP2C的基因表达和蛋白积累均随着成熟与衰老的进程而增加。ProSlPP2C::GUS植株的GUS染色发现其在衰老的叶片、花和花柄以及成熟的果实中具有较深的染色,且均分布于衰老组织（花瓣、雄蕊、绒毡层、种子、果实维管束、花柄远轴端等部位）中。在诱导叶片衰老的各处理下,SlPP2C表达量均显著上调,其中对黑暗响应最强烈。SlPP2C在烟草细胞中定位于细胞膜、细胞核和细胞质。2.明确了SlPP2C属于2C类磷酸酶中F亚族成员,沉默SlPP2C后植株表现出显著延缓番茄叶片、花和果实成熟与衰老及延缓花柄脱落的表型。通过对拟南芥和番茄中的2C类磷酸酶进行系统进化分析,发现SlPP2C属于2C类磷酸酶中F亚族成员,其含有9个同源基因。本研究获得了SlPP2C特异沉默植株,并观察衰老和脱落表型。限根栽培达60 d时,SlPP2C RNAi植株底部的第一、二片真叶仍为持绿状态,而野生型对应叶片已黄化,测定叶绿素荧光、叶绿素含量和衰老标记基因表达均证明沉默SlPP2C可显著延缓叶片的衰老进程;离体叶片避光培养观察到相同结果。此外,沉默SlPP2C还可显著延缓花瓣和雄蕊的衰老,使花期延长达15 d之久;沉默SlPP2C还可显著延缓果实的成熟,离体培养15 d的野生型果实已达到红熟期,而SlPP2C RNAi植株仍处于绿熟期或转色期;SlPP2C RNAi植株的落花率均显著低于野生型植株。3.在叶片衰老和花柄脱落的酵母文库中筛选与SlPP2C互作的蛋白,找到与SlPP2C互作的重要调控因子SnRK1和PIN1。利用SlPP2C诱饵载体和酵母文库进行杂交,筛选出8个互作蛋白。选择出现次数最多的4个蛋白进行共转化验证,结果表明它们确与SlPP2C存在互作。随后在SlPP2C RNAi植株中分别沉默编码这4个蛋白的基因,并调查叶片衰老和花柄脱落表型,发现只有沉默SnRK1能够逆转SlPP2C RNAi植株叶片持绿的表型,从而确定SnRK1为SlPP2C调控叶片衰老的重要蛋白;发现沉默PIN1和SnRK1均能够逆转SlPP2C RNAi植株延缓花柄脱落的表型,其中沉默PIN1作用更显著。随后,Pull down和BIFC试验进一步证实SlPP2C和SnRK1之间的互作;BIFC试验验证了SlPP2C与PIN1互作的有效性。4.明确了SlPP2C可使SnRK1去磷酸化,且沉默SnRK1后显著加速叶片衰老。体外磷酸化试验发现SlPP2C可使SnRK1的磷酸化条带减弱,说明SlPP2C通过去磷酸化的修饰方式调控SnRK1。获得的SnRK1特异沉默植株在限根栽培达37 d时,底部第一、二片真叶黄化,而野生型对应叶片尚未衰老,测定相应生理和分子指标的结果与表型一致;离体叶片避光培养观察到相同结果。5.明确了SlPP2C可抑制SnRK1调控的下游信号。SlPP2C RNAi和SnRK1 RNAi植株叶片转录组分析发现,衰老标记基因在SlPP2C RNAi植株中均受抑制,而在SnRK1RNAi中均受诱导。在SlPP2C RNAi中受抑制的基因有51%在SnRK1 RNAi中受诱导,相反,在SlPP2C RNAi中受诱导的基因中有54%在SnRK1 RNAi中受抑制。受SlPP2C和SnRK1共同调控的基因有2902个,对其进行KEGG分析发现,10个最显著的通路多与衰老相关,如光合、叶绿素降解、大分子分解及运输及糖信号途径（蔗糖淀粉分解和碳氮代谢）等。说明番茄叶片衰老过程中,SlPP2C和SnRK1对下游基因存在相反的调控作用,且SlPP2C调控的基因有一半以上受SnRK1调控。6.明确了SlPP2C可抑制SnRK1对高葡萄糖的响应,且SlPP2C与ABA受体不互作。外源高葡萄糖处理发现,与野生型植株相比,SnRK1 RNAi植株对高葡萄糖不敏感,而SlPP2C RNAi植株对高葡萄糖敏感。进一步研究发现,沉默SlPP2C后可显著上调SnRK1的酶活性。以上可证明SlPP2C RNAi植株通过提高SnRK1的酶活性来增强对糖信号的响应,进而延缓叶片衰老。此外,研究发现SlPP2C与番茄ABA受体（SlPYLs）没有互作,即ABA受体不参与SlPP2C对SnRK1的调控,进而明确了此调控过程不存在ABA信号的协同作用。