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天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白酶（Caspase）是一类与细胞程序性死亡（PCD）有关的酶类,是动物细胞程序性死亡的主要调控者。后来,研究人员发现了在植物的生长发育过程中也存在许多PCD现象,虽然目前在植物中并没有发现编码Caspase酶的基因,但却在植物PCD中检测到了类Caspase活性。目前,植物中已鉴定出的类caspase酶可以分为VPE、Metacaspase和Subtilase三类,其中Metacaspase家族成员广泛参与植物中的PCD以及生物与非生物胁迫响应的各个环节。目前对Metacaspase的功能以及调控机制的研究主要在拟南芥中,在许多物种中,与Metacaspase相关的基因只是刚被鉴定出来,其功能还尚待探索。番茄是一种世界范围内广泛种植的主要蔬菜作物,同时也是生物学研究的模式植物。在番茄的生长发育中,高盐胁迫是影响番茄生长发育的重要环境因素之一,因此,我们通过对番茄的耐盐性进行研究,旨在为番茄的抗盐育种提供指导并为其抗盐机理的研究奠定基础。目前,对Metacaspase基因在番茄非生物胁迫响应中功能的研究相对较少。因此,对Metacaspase基因在番茄非生物胁迫中的功能研究显得尤为必要。本实验室前期分离了番茄的8个Metacaspase基因,并对各基因的表达模式作了初步分析,在此基础上,本研究从番茄中克隆出其中一个基因SlMCP2f,对其序列进行了生物信息学分析,并且利用新近发展的CRISPR/cas9基因编辑技术获得了纯合SlMCP2f基因敲除转基因植株,以期阐明番茄SlMCP2f的生物学功能。主要研究结果如下:（1）通过对SlMCP2f基因结构分析,发现其含有两个内含子和三个外显子,对其氨基酸序列分析,发现其编码一个含有caspase结构域的半胱氨酸蛋白酶,这种蛋白是一种亲水的不稳定蛋白,并且和SlMCP2d同为II型Metacaspase。对多个植物物种的MCP2f进行进化分析,结果表明番茄SlMCP2f与胡萝卜MCP蛋白（基因序列号:KZM99119）亲缘关系最近,此外,SlMCP2f与拟南芥AtMC2f也有较近的亲缘关系。对同一家族的8个Metacaspase蛋白构建进化树,发现SlMCP2f与SlMCP2d同源性较高。（2）利用qRT-PCR技术分析SlMCP2f的时空表达特性,结果表明其在番茄的茎中表达量最高,其次在根中表达量最高;通过对SlMCP2f启动子序列的分析,我们发现在其启动子序列中存在多种激素和逆境的响应元件以及光响应元件;利用农杆菌介导的烟草瞬时转染的方法对SlMCP2f进行亚细胞定位分析,发现SlMCP2f主要分布在细胞核中,可能在细胞膜或细胞壁上也有分布。外源喷施KT、IAA、ACC和JA后,通过qRT-PCR分析,我们发现SlMCP2f对这4种激素均有不同程度的响应,在干旱和高盐处理后,通过qRT-PCR分析,我们发现干旱和高盐都可诱导SlMCP2f上调表达,这些结果表明SlMCP2f可能参与番茄对激素、干旱和高盐胁迫的响应过程。（3）利用CRISPR/Cas9技术和农杆菌介导的“叶盘法”获得了纯合SlMCP2f基因敲除‘Micro-Tom番茄植株。通过对T0代和T1代转基因植株的生长和发育情况进行观察,发现转基因植株的营养生长与对照植株无明显差异;亚历山大染色实验表明纯合SlMCP2f敲除植株的花粉发育未表现出异常;通过对纯合敲除植株的果实发育和形态进行观测,未发现果实发育存在明显异常。因此我们推测SlMCP2f对番茄的营养生长和生殖生长各发育阶段的影响并不大或者SlMCP2f与同一亚家族的成员SlMCP2d存在功能冗余。（4）通过对转基因幼苗进行高盐胁迫处理,我们发现对照植株比SlMCP2f基因敲除植株萎蔫的更快;通过对离子渗透率、叶片失水速率、叶绿素含量、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量进行测定,我们发现和对照植株相比,SlMCP2f基因敲除植株对高盐胁迫的抗性明显提高;利用qRT-PCR技术对盐处理7 d后的转基因植株中叶绿素合成相关基因以及胁迫相关基因表达水平进行检测,发现相对于对照植株,在SlMCP2f基因敲除植株中叶绿素合成基因以及相关胁迫基因的表达量上调,而滞绿基因的表达量下调,说明SlMCP2f基因敲除植株更耐盐;此外,通过NaCl敏感性实验,我们发现和对照相比,盐处理对SlMCP2f基因敲除植株幼苗生长的抑制作用更弱。以上结果表明抑制SlMCP2f的表达可以增强番茄抗盐能力。