桑树(Morus alba L.)是一种多年生的木本植物,其叶可以养蚕,而其果实——桑椹因其含有丰富的黄酮类物质以及良好的口感倍受人们的喜爱。然而,桑椹成熟期短,易脱落的特性严重削弱了桑椹的经济价值。脱落酸(abscisic acid,ABA)被证明是果实成熟调控的一个重要调控因子,参与果实中色素、糖分的积累,果实成熟、软化,以及控制果实的脱落。而对于ABA在桑椹成熟和脱落过程中调控机制的研究鲜见报道。本研究以果桑新品种‘嘉陵40号’果实为材料,采用生物信息学的方法,鉴定ABA生物合成相关基因,通过相关生理生化和分子生物学方法分析ABA在桑椹成熟和脱落中的调控机制,旨在为解决桑椹成熟期短、易脱落的问题提供理论基础。同时以桑树幼苗为材料,探究胁迫环境下NCEDs基因的表达,以及ABA、氟啶酮对于幼苗生长的影响,实验结果如下:1.桑树脱落酸生物合成及裂解相关基因的鉴定及生物信息学分析从川桑基因组数据库鉴定出6个ABA合成基因,包括1个Mn AAO、2个Mn ZEP和3个Mn NCED基因。对其DNA及推导的氨基酸序列进行分析结果表明,Mn NCED1-3氨基酸序列高度保守,聚类分析表明它们与双子叶果树NCEDs序列同源性较高,与单子叶植物同源性较低;转录分析表明它们在叶中转录水平相对高于其他组织,在根中最低。与其他基因相比,Mn NCED2和Mn NCED3在根、皮、冬芽、雄花、叶中的转录水平较高。从川桑基因组鉴定出6个编码脱落酸裂解酶——8’-羟化酶相关基因,即Mn CYP707A1-6.转录数据表明除Mn CYP707A1在根和冬芽以及Mn CYP707A1在雄花中不表达外,这些基因在桑树5个组织中均有表达。2.桑椹成熟过程中脱落酸含量变化随着桑椹的生长发育,其ABA含量在盛花期后第8天(青熟期)出现一个弱峰,从盛花期后第14天(绿熟期)开始逐渐增加,伴随ABA含量增加果实的成熟和着色的速度也出现较大提高,果重增加,果实开始迅速软化。直到盛花期后第37天(紫熟期)ABA含量到达最高,果实达到完全成熟阶段。3.外源脱落酸、氟啶酮对桑果脱落以及成熟的影响将处理后的果实,经连续7 d的脱落个数统计发现,ABA处理后的桑果脱落时间,比无菌水处理的桑果脱落时间明显缩短,而氟啶酮处理后的桑果脱落时间明显延长。此外,ABA处理后处于完全成熟期的桑椹所占的比率升高,而氟啶酮处理后降低,同时蔗糖和葡萄糖也促进了果实的成熟。4.脱落酸合成及裂解相关基因在果实成熟过程中的表达桑椹成熟过程中的ABA合成相关基因的表达呈现一定的差异。在各个时期中,Mn NCED2的表达量都维持在较高的水平,Mn ZEP1和Mn ZEP2表达量相对较低,Mn NCED1、Mn NCED3和Mn AAO表达量最低。Mn NCED2和Mn NCED3都是在果实成熟后期的表达量较高,Mn NCED1在果实盛花期后第21天达到峰值,以后呈下降趋势,直到盛花期后第37天才略有上升。而Mn AAO、Mn ZEP1和Mn ZEP2在前期的表达量相对于后期较高,后期表达量趋于稳定或到末期才略有升高。利用SPSS软件对ABA含量和ABA合成相关基因的转录表达水平进行相关性分析,Mn NCED2和Mn NCED3的转录表达与ABA含量相关性较高。离体桑椹经ABA处理后,Mn NCED1、Mn AAO和Mn ZEP1的转录水平直到第4天才出现上调,Mn NCED3在第3天和第4天被上调,Mn ZEP2一直上调;氟啶酮处理后Mn NCED1和Mn ZEP2的转录表达量只在第1天和第3天被下调,Mn AAO和Mn ZEP1只在第4天升高,Mn ZEP1只在处理后第1天被下调,Mn NCED2在ABA和氟啶酮处理后均被下调。在桑椹成熟过程中,Ma CYP707A1,Ma CYP707A2,Ma CYP707A3和Ma CYP707A4在果实成熟早期表达量较高,而在果实成熟晚期表达量较低,并与内源ABA含量的变化相反,表明这4个基因可能是ABA裂解过程的主效基因,并对ABA含量的调控具有重要的作用。5.脱落酸、氟啶酮、钨酸钠、甘露醇对于桑幼苗生长和NCEDs表达的影响桑幼苗经ABA、甘露醇、钨酸钠、氟啶酮处理后根茎的长度相比于对照均出现显著地下降,ABA、甘露醇处理后幼苗的根茎比出现上调,而ABA合成抑制剂氟啶酮、钨酸钠处理后根茎比下降,钨酸钠处理后减少幅度最大。ABA处理后幼苗NCED2、NCED3基因在根茎叶中的转录表达水平均被下调;甘露醇处理后,根茎叶中NCED2的表达水平均被上调,钨酸钠处理后,NCED2基因在茎叶中的表达被上调,而在跟中的表达被抑制,而NCED3基因在根茎叶中的表达均被不同程度的下调;NCED2基因经氟啶酮处理后在根茎叶中的表达均被上调,然而NCED3基因经氟啶酮处理后在根茎叶中的表达均被抑制。