信号小肽作为一种新型植物激素,在细胞的短距离交流上起着重要作用,参与植物多种生长发育过程与环境响应。快速碱化因子（RALF）就是其中研究较多的一种,它参与了多种生理过程,如根系伸长、花粉管生长及授粉受精等。在不同物种中,RALFs的数量、大小以及功能均有所不同,目前的研究主要集中在拟南芥中。而番茄（Solanum lycopersicum）作为一种重要的园艺作物,信号小肽RALFs在其生长发育中的功能尚不明确。本文以番茄为实验材料,通过RALFs家族系统发育进化树与基因表达分析筛选出可能在番茄根系中发挥功能的RALF基因,利用GUS报告基因观察相关基因的表达模式,并利用CRISPR-Cas9技术构建相关突变体材料观察表型,探究信号小肽RALFs在番茄生长发育中的功能。取得的主要研究结果如下:1.初步明确了RALF4、RALF5、RALF6在番茄根系生长发育起重要作用。烟草RALF最早被发现具有调控根系发育的作用。利用番茄RALFs系统发育进化树找到了番茄中与烟草Nt RALF同源的基因RALF4、RALF5、RALF6。测定了这些基因在番茄不同部位的表达量,推测其可能会参与根系的生长发育调控。RALF4在根里面的表达量是最少的,其次为RALF6,而RALF5在根中的表达丰度最高,是其他部位表达量的几百倍,相较于叶片和茎三者在根里的表达量都具有一定特征性。之后用人工合成的外源信号小肽RALF4、RALF5、RALF6处理野生型,主根的伸长会受到抑制,低浓度的抑制效果较高浓度而言不明显,但仍能够引起培养基的碱化,进一步说明信号小肽RALFs在根系中的重要性;以外源信号小肽RALF4、RALF5、RALF6处理后的野生型植株根系c DNA为模板,发现RALF6对生长素合成基因、生长素极性运输载体蛋白相关基因以及活性氧相关基因的影响与RALF4、RALF5存在较大差异,它们可能存在功能上的分化。2.明确了番茄RALF4基因的表达模式,同时RALF4基因可能会参与侧根突破表皮的过程。利用p RALF4::GUS材料观察RALF4的表达模式,发现RALF4在番茄未突破表皮的侧根原基表面、侧根基部存在特异性表达,说明信号小肽R ALF4参与的可能是侧根的生长发育过程;之后用外源信号小肽RALF4处理野生型植株,其主根伸长受到抑制,侧根数目变多;后续又构建了ralf4突变体,主根表型没有差异,侧根数目减少,进一步说明RALF4可能在侧根发育过程中起作用;与外源RALF4处理诱导FZY4表达上调不同,突变体中FZY4基因表达下调,同时生长素响应的DR5-GUS表达有所减弱。外源NAA处理p RALF4::G US能诱导主侧根交界处的RALF4表达,侧根原基表面的RALF4表达变化不大;对ralf4突变体植株进行外源生长素NAA处理,其主根伸长受到抑制,侧根数量没有差异,侧根总长度增加,但这个变化趋势与野生型保持一致。说明RALF4可能通过影响生长素调控侧根萌发。3.明确了番茄RALF5参与侧根的发育过程,且FER2可能是其受体,RALF6也会参与侧根的发育过程,但存在功能上的分化。ralf5突变体株高、主根长受到抑制,侧根数目减少及侧根总长度变短;用外源信号小肽RALF5处理野生型和ralf5突变体侧根数目变多,侧根总长度也增加。ralf6突变体株高没有差异、主根长变短,侧根数目明显增加,总长度没有变化,OE-RALF6过表达材料株高与根长均受到抑制,根的生物量也有所减少,说明两者均参与侧根的生长发育,但出现了功能上的分化。之后构建番茄fer2、fer3突变体,fer2突变体株高、根长、侧根数、侧根总长度与野生型相比都是下降的;fer3突变体,株高、根长、侧根数、侧根总长度与野生型相比没有差异。fer2突变体表型与ralf5突变体一致,说明fer2可能是RALF5基因的受体;之后对fer2、fer3突变体进行5μM外源RALF5多肽处理,fer2突变体对外源信号小肽RALF5处理不敏感;fer3突变体株高、主根长均变短,侧根的数量与侧根总长度都有所增加。说明FER2可能是信号小肽RALF5的受体,而FER3可能在其他的生长发育过程中起作用。