番茄(Solanum lycopersicum)是一种在世界范围内深受人们喜爱的果蔬。作为全世界最重要的园艺作物之一,在我国蔬菜产业中具有重要的地位。同时番茄也是研究果实成熟最为重要的模式植物之一。果实的色泽和质地是番茄重要的商品性状,其形成过程包含伴随多种复杂的生理过程并涉及许多生物活性物质,因此对番茄果实色泽和质地的调控色泽一直是研究果实成熟领域的热点。番茄果实进入成熟期,果色逐渐转红,番茄红素成为其主要成色物质,同时它也是人们通过膳食摄取的重要抗氧化类营养物质,在人体抗衰老、抗癌方面的功效已获得学术界的广泛认可。而番茄果实的软化是其进入成熟期后的另外一个显著特征,也是使番茄果实具备可食用性的直接原因和影响番茄贮藏性的关键因子。本课题组在前期研究中发现番茄滞绿(Stay-Green)基因SISGR1和非特异性脂转移蛋白nsLTP可能分别参与番茄果实色素积累和质地形成,通过转基因技术对上述两个基因进行了系统的功能鉴定,所获得研究结果如下：第一、果实色泽调控基因SISGR1:1.转SISGR1干涉株系的番茄果实呈现异常的铁锈红色,高效液相色谱分析显示,转基因果实的番茄红素和β-类胡萝卜素含量在各个熟期均有显著地提高,其中番茄红素和p-类胡萝卜素的含量在红熟期分别达到野生型对照的4.2倍和9倍。2.透射电镜观察结果显示,SISGRl-RNAi转基因番茄果实中叶绿体向有色体转化的质体转换过程明显加快。叶绿体在转基因果实中迅速瓦解,并积累更多的质体小球和线状晶体结构。3.利用酵母双杂交获得了在番茄果实中与S1SGR1蛋白互作的候选蛋白信息。其中一个互作蛋白S1PSY1是类胡萝卜素合成途径中第一个也是最为关键的限速酶,该蛋白的活性和表达水平与番茄红素的含量成正相关。抑制SISGR1基因的表达,使转基因番茄果实中SIPSY1基因的表达峰值提前,在破色期前的表达量提高。工程菌实验证明,S1SGR1能显著抑制大肠杆菌中PSY的同工酶CrtB的活性。4.在番茄果实中抑制SlSGRl基因的表达,降低了番茄果实中过氧化氢的含量。同时果实中乙烯受体基因ETR1、ETR3、ETR4、ETR5、CRT1在果实成熟发育的不同时期表达水平下调,受乙烯诱导的PG、EXP1、PE基因的表达模式也发生了改变。番茄耐贮藏性提高。第二、果实质地调控基因nsLTP:1.转nsLTP基因干涉株系的番茄果实,其采后PG酶的活性降低,果肉细胞排列紧密。通过扫描电镜观察,在破色期后第14天,其外层薄壁细胞形态完好,细胞壁降解程度低,表现出良好的抗衰老特性。双荧光蛋白实验显示,番茄nsLTP蛋白与PG2A之间存在互作,通过调节PG的酶活来行使其生物学功能。2.在番茄果实中抑制nsLTP基因的表达,番茄表面蜡质层增厚,利用GC-MS对果实外蜡成分分析发现,有10种蜡质组成成分存在显著差异,且多为饱和烷烃类化合物,与野生型对照番茄果实相比,正已烷和三十一烷在转基因番茄果实中的含量显著增加,而另外8种烷烃类化合物,如十二烷、正戊烷、庚烷、十五烷、辛烷、正十八烷等仅在野生型对照(中蔬6号)中被检测到。3.转NSLTP-RNAi番茄果实蜡质合成途径中关键酶CYP86和MS2的表达模式发生改变,酵母双杂交结果显示,nsLTP与一个参与番茄果实蜡质运输的HD-ZipⅣ转录因子Cutin2存在蛋白互作,BiFC结果显示该互作呈阳性。4.转nsLTP干涉株系的番茄果实相对含水量低,在采后贮藏期失水率低于野生型对照(中蔬6号)番茄果实。灰霉病接种实验显示,转基因番茄果实对灰霉病具有良好的抗性,接种后第3天灰霉菌菌斑明显小于对照,灰霉菌菌丝增殖受到抑制。