番茄是重要的植物性食品资源,可鲜食可加工,其周年供应受到开花时间的限制;利用生物技术培育多样化开花品种,对于调节番茄的市场供应具有重要意义。但是番茄开花时间容易受到环境因素的影响,利用传统的图位克隆技术难以高效地克隆重要的调控基因。全基因组关联分析技术(Genome-wide association study,GWAS)作为一种新兴的生物技术,可以从全基因组水平全面而快速的克隆功能基因。因此,本课题基于GWAS,从全基因组水平揭示了番茄开花调控的遗传结构,并克隆了关键基因BOSS。进而,发现了其具有真核RNA编辑现象。利用转基因功能验证、细胞切片技术、转录组学分别从植株表型层面、细胞层面、基因表达层面研究了BOSS基因的RNA编辑形成的两种转录本的生物学功能。并综合利用酵母单杂交技术、LUC技术、酵母双杂交技术、Bi FC技术和酵母三杂交技术初步解析了BOSS基因RNA编辑调控开花的分子机制。为培育不同花期番茄新品种提供了一定的理论指导。论文主要工作如下文:1.番茄开花期的遗传基础及开花关键基因BOSS的候选。首先利用GWAS定位到了4个控制番茄开花早晚的位点q FIN3、q FIN6、q FIN9、q FIN12;进而,在位点q FIN3内候选了Solyc03g097830.2,q FIN6内候选了Solyc06g074350.2,在主效位点q FIN9内候选了Solyc09g010650.1(命名为BOSS,Balancer of SP and SFT)。2.BOSS基因RNA编辑的发现及验证。生物信息学技术发现BOSS基因具有RING-H2＿EL5＿like结构域和跨膜螺旋,其直系同源基因只存在于部分双子叶植物中。BOSS在番茄根、茎、叶、花、花蕾、果实、种子中均有表达。且其在幼叶中的表达量与番茄自然群体开花差异无关。进一步的RNA序列分析发现并验证了BOSS基因存在核基因的RNA编辑现象。RNA编辑使得BOSS基因氨基酸发生了改变,这在番茄大多数器官中都存在,以茎尖中最高,果实中最低;还受到持续光照的诱导。亚细胞定位发现BOSS基因转录本经RNA编辑前、后均定位于细胞核核膜和细胞膜。进一步研究发现BOSS基因的RNA编辑现象还存在于甜瓜和马铃薯中,且具有更加丰富的RNA编辑类型,这显示核基因RNA编辑可能具有进化意义。进一步的分析表明RNA编辑与番茄自然群体开花早晚显著相关。本研究的意义在于,证实了植物细胞核基因的RNA编辑控制植物性状,这对植物的“生物中心法则”具有一定的补充意义。3.BOSS基因RNA编辑的生物学功能分析。利用转基因功能验证技术,获得了超表达BOSS基因RNA编辑相关的两个转录本(α为原始转录本,β由α编辑而来)的转基因材料。从表型层面发现RNA编辑本β降低了番茄的首花序节位(开花时间在生产上的衡量指标),以及第一二花序间隔节位,提早了开花,还影响了番茄的自封顶性,提高了单株果实产量。而原始转录本α对番茄开花没有显著影响。RNA编辑本β促进了茎尖分生组织提前向花序分生组织和花分生组织的转化,而α无此功能。RNA编辑本β的超表达引起了3个MADS基因的上调,以及已知重要开花基因的表达变化;而原始转录本α并没有影响开花基因的表达变化,尽管可使一个Wo基因上调了7000倍。4.BOSS基因RNA编辑途径的解析。从分析转基因材料的表型入手,发现超表达β的转基因株系呈现(2L-2L-1L-1L-1L)的花序间隔类型,这与SFT的单基因超显性杂种优势组合(sp sft/+)的花序间隔类型(2L-2L-1L-1L-1L-0L)很相似。酵母单杂交和LUC分析发现,SP(促进开花基因)和SFT(抑制开花基因)可以结合在BOSS基因的启动子上,增强其表达,平衡了开花早晚。利用酵母双杂交和Bi FC发现α蛋白、或者β蛋白发生分别可以与SP或SFT互作;但α、β均不能与SP和SFT形成三聚体。此外,利用酵母双杂交试验证实α和α,β和β,α和β均不能形成互作的二聚体。这些结果为进一步阐明BOSS基因调控番茄的花期提供了一定的理论依据。