番茄的成熟涉及一系列生理生化变化,如色素的积累、果实的软化和糖分的积累等。乙烯是调控番茄成熟的主要激素,阻止乙烯的产生和信号传递抑制番茄的成熟,而外源施加乙烯会促进番茄的成熟。其他植物激素,如外源赤霉素GA3处理同样可以影响番茄果实的成熟进程,但由于外源激素的化学结构和性质和内源激素可能存在差异,并且由于外源激素的浓度和处理方式的差异,外源激素处理的效果并不能完全代表内源激素对植物生长发育的作用,因此研究内源赤霉素对番茄果实成熟的影响以及内源赤霉素调控番茄果实成熟的分子机制具有非常重要的理论价值。本研究采用Micro-Tom（WT）与内源赤霉素浓度降低的转基因番茄（L10）为材料（Micro-Tom）,初步揭示了内源赤霉素通过调控甲基化影响乙烯合成与信号传导,最终调控番茄成熟的机制。主要研究结果如下:1.对野生型番茄果实赤霉素与乙烯的代谢情况进行研究的结果表明:从绿熟至破色期,赤霉素合成基因GA3ox1表达显著下调,钝化基因GA2oxs表达显著上调,GA响应基因GAST1表达显著下调,乙烯合成关键基因ACO1、ACS2与ACS4显著上调,乙烯响应基因E8显著上调,内源赤霉素浓度在绿熟期后逐步降低,乙烯释放量在破色期显著升高。因此本研究推测:在番茄果实发育过程中,内源赤霉素浓度的降低可能是启动乙烯合成,进而诱导果实成熟的一个重要因子。2.为证明上面提出的推测,本研究对果实特异启动子Tfim7驱动番茄内源赤霉素钝化基因SlGA2ox1的转基因材料L10株系进行了研究。qPCR结果显示:L10果实的SlGA2ox1基因在授粉后表达量显著高于WT果实,而赤霉素响应基因SlGAST1的表达低于WT果实,表明转基因番茄有效降低了果实中内源赤霉素的浓度。转基因番茄成熟时间提前,叶绿素的降解、类胡萝卜素和番茄红素的积累以及果实的软化加速,并且色素合成和细胞壁降解相关基因的表达提前上调,外源GA3处理L10发育早期的果实可以在一定程度上恢复转基因果实的成熟时间至野生型水平。相反,外源GA3处理绿熟期WT果实使成熟进程延迟了 5天左右,叶绿素的降解、类胡萝卜素和番茄红素的积累以及果实的软化时间推迟,并且色素合成和细胞壁降解相关基因的表达下调。这些结果表明:内源赤霉素浓度的降低使番茄提前成熟,赤霉素浓度的增加延迟成熟。3.乙烯是调控番茄成熟的主要激素,转基因L10株系与WT果实各阶段相比,乙烯合成基因ACO1、ACS2与ACS4的表达和乙烯释放提前增加,乙烯信号相关基因ETR3、ETR4、EIN2、EIL2、EIL3与CTR1的表达提前上调,成熟过程中的关健转录调节因子基因NOR、CNR、RIN等表达提前增加。在外源GA3处理的果实中,乙烯合成基因表达和乙烯释放下降,乙烯信号传导及番茄成熟关键转录因子基因表达下降。这些结果表明:在番茄果实成熟过程中,内源赤霉素通过调控成熟相关转录因子基因的表达来调控乙烯的合成和信号传导。果实内源赤霉素浓度的降低促进乙烯合成基因表达并使乙烯合成进程提前,而增加赤霉素浓度作用相反。4.DNA去甲基化酶基因SlDML2是调控番茄成熟相关转录因子基因启动子的甲基化水平,并进一步调控番茄果实的成熟进程的重要基因。本研究结果显示,SlDML2基因的表达在L10果实中提前上调,在外源GA3处理的果实中下调,表明赤霉素可以调控DML2的表达。重亚硫酸盐测序法对L10和外源GA3处理果实中NOR、CNR、PSY1基因启动子区域甲基化水平进行了检测,结果显示:转基因L10果实中NOR、CNR启动子区域甲基化水平低于野生型果实。而在外源GA3处理果实中,NOR和CNR基因启动子区域的甲基化水平远高于对照果实。这些结果表明:内源赤霉素可通过调控DNA去甲基化酶基因SlDML2的表达来调控成熟相关基因启动子的甲基化水平,从而进一步调控乙烯的合成和信号传导。综上所述,本研究提出了一个内源赤霉素调控番茄成熟的可能机制:在番茄授粉后至绿熟期,内源赤霉素含量相对较高,主要调控果实的生长发育,而当果实进入绿熟期后,内源赤霉素浓度开始下降,当降低到一定的阈值之后,启动了 DNA去甲基化酶基因SlDML2的表达,使一些成熟相关重要转录调控因子基因启动子区域的甲基化水平下降,促进其表达,进而启动调控路径下游乙烯的合成及其信号传递,促使果实成熟。因此,内源赤霉素在乙烯调控番茄成熟的进程中起到了一定的作用。本研究为进一步全面分析内源赤霉素如何调控SlDML2表达,进而调控番茄成熟的机制打下基础,同时也可能为番茄品质改良和果实保鲜育种提供依据。