番木瓜(Carica papaya L.)属于呼吸跃变型果实,果实采后在常温下迅速转黄、软化并完成后熟,贮藏期较短,限制了番木瓜产业的发展。果实采后成熟是一个受到多种生理生化因素影响的复杂生物学过程,植物激素及植物激素信号途径在调控果实成熟中发挥重要的作用。本文对番木瓜生长素响应因子基因CpARF2调控果实成熟的生理和分子机制进行了深入研究,获得如下结果:1、通过RNA-seq分析鉴定到受果实采后成熟显著诱导的CpARF2基因。通过对不同成熟度番木瓜采后果实进行转录组测序并整合基因组数据库进行分析,一共注释到27769个相关基因,从中挖掘了生长素信号途径相关基因,分析了其在果实成熟过程的表达谱。通过RNA-seq分析得到了部分差异表达基因,其中CpARF2表达受到果实成熟的显著诱导。同时,重点分析了11个番木瓜生长素响应因子家族(ARF)基因,研究了它们的进化关系,并预测了其基因外显子-内含子结构、蛋白结构域、氨基酸含量等诸多重要参数。分析了ARF家族成员在番木瓜果实发育和不同成熟阶段的表达差异。综合结果表明:番木瓜果实发育和成熟显著诱导CpARF2表达。2、明确了番木瓜CpARF2基因的生物学功能。本文克隆得到了CpARF2基因全长,基因表达分析表明果实采后成熟及外施乙烯诱导了CpARF2基因的表达,亚细胞定位分析显示CpARF2定位在细胞核中。利用番木瓜果实瞬时转化技术发现超量表达CpARF2可加速果实采后成熟,而抑制CpARF2表达则延缓果实采后成熟进程。利用番茄遗传转化体系证实异源超量表达CpARF2转基因番茄具有缩短果实从授粉到破色期天数、加快乙烯释放量高峰期的出现、并加速叶片衰老等作用。利用拟南芥遗传转化体系发现异源超量表达CpARF2具有促进转基因拟南芥生长发育的作用,并影响根对外施生长素类物质和乙烯的响应。进一步利用RNA-seq技术对超量表达CpARF2转基因番茄和转基因拟南芥材料进行分析,发现超量表达CpARF2诱导了部分乙烯合成和细胞壁降解相关基因的表达。上述结果证明番木瓜CpARF2参与了果实采后成熟的调控。3、鉴定到番木瓜CpARF2的互作蛋白,明确了CpARF2和CpEIL1、CpAP2/ERF在体内外互作。构建了番木瓜果实cDNA酵母表达文库,其重组率及均一化效率均达到较高水平。利用CpARF2为诱饵蛋白,对该酵母表达文库进行筛选,得到了15个具有不同的生物学功能的可能互作蛋白。通过酵母双杂交、GST Pull-down、BiFC和LCI等技术,证明CpARF2不但能与自身形成二聚体,还能和CpEIL1及CpAP2/ERF等重要乙烯信号途径蛋白实现体外体内互作。研究结果表明:CpARF2和CpEIL1、CpAP2/ERF的互作可能是番木瓜生长素和乙烯两大植物激素信号交互的关键节点。4、解析了番木瓜CpARF2基因参与果实采后成熟调控的转录机制。通过EMSA实验证实:CpARF2可以结合包含AuxRE(生长素响应元件,TGTCTC)序列的乙烯合成基因(CpACS1、CpACO1)和细胞壁代谢相关基因(CpXTH12、CpPE51)的启动子,且CpEIL1也可以在体外结合包含EIN3/EIL1结合元件(ATGTA)的上述四个基因启动子。进一步通过EMSA实验证实CpARF2促进CpEIL1对CpACS1、CpACO1、CpXTH12和CpPE51基因启动子的结合。通过双荧光素酶报告系统,发现CpARF2-CpEIL1互作能显著诱导CpACS1、CpACO1、CpPE51、CpPG5和CpXTH12/30等基因启动子的活性,从而调控番木瓜果实采后成熟的进程。本研究以CpARF2为切入点,通过生理生化、遗传和分子生物学等研究手段,分析其初步生物学功能,筛选其互作蛋白,揭示CpARF2参与番木瓜果实采后成熟调控的分子机制,研究结果有助于探索延缓番木瓜果实成熟的新方法,从而为培育耐储存新品种提供理论依据。