果实是被子植物有性生殖的产物,同时也是人类重要的食物来源。果实的整个发育过程始于花原基的分化而止于果实的完熟,这个过程不但直接决定了果实感官品质和营养品质,同时也决定了其最终的产品定位。在感官品质中,果形是一个重要指标,可以决定某一品种的最终用途。而在营养品质中,色素的积累、香气物质的释放和可溶性固形物的含量都在果实成熟过程中决定。因此,对果形和成熟机制的研究不仅在理论上有助于全面了解植物生殖器官的发育机制而且在实践中也对提高果实品质,促进园艺产业升级有重要意义。因此,本研究分别以醋栗番茄(S.impinetlifolium accession LA1589)、津青一号黄瓜(Cucumis sativusL.)和佐藤锦甜樱桃(Prunus avium L.)为试材,在细胞、生理及分子水平对园艺作物果形发育及成熟机制进行了研究。在果形研究方面,基础最好、研究最清晰和深入的材料当属番茄(Solanum lycopersicum)。现已知sun、ovate和fs8.1是控制番茄果实伸长的主要数量性状位点,因此本试验以醋栗番茄为遗传背景的上述三个果形位点的近等基因系为材料,对其调控果形的细胞及转录水平机制进行了研究。结果发现,sun和ovate在开花期已经使子房显著伸长,其中sun通过均匀增加近轴端-远轴端方向子房壁上细胞的数目而使子房伸长,形状指数增大;而ovate通过特异增加近轴端纵向细胞的数目,减少横向细胞数目使子房伸长,形状指数增大;然而,在野生型背景下,fs8.1同时增加了子房横、纵方向的细胞数量,结果导致果实整体变大的同时果形指数基本不变。为了进一步揭示三个位点调控果形的机制,本研究又对花原基形成后4、6、8、10、13和16天花芽的转录组进行了测序分析。通过数据变异的主成分分析(PCA)发现,13 dpi(days post flower initiation)可能是这三个位点在转录水平发挥作用的起始时间。另一方面,在16dpi时,各基因型含有最多的差异表达基因的数目,其中sun NIL和ovate NIL含有最多的共同的差异表达基因,其次是sun NIL和fs8.1 NIL,而ovate NIL和fs8.1 NIL含有最少的共同差异表达基因的数目。而在整个发育过程中,sun对整个转录组的影响最大,导致了 1349个基因的差异表达,而ovate和fs8.1分别导致了 300和227个基因的差异表达。另外,花芽发育后期(10、13和16 dpi)比前期(4、6和8 dpi)具有更多的表达基因。在基因功能上,受sun和ovate影响的动态表达基因有更多的重叠,其中包括与细胞壁、细胞骨架、胞内运输、细胞周期、细胞分裂和分化等过程相关的基因。在果实成熟研究中,现有研究已经证明脱落酸(ABA)对呼吸非跃变型果实的成熟有重要调控作用。由于黄瓜具有生长周期短、发育阶段清晰明显和易于进行遗传转化的特点,是模式非跃变型果实的有力候选,也成为本试验的首选试材。首先,通过药剂处理试验发现,对转色期黄瓜果实外施ABA可以促进叶绿素降解、降低可溶性糖含量以及提高可滴定酸含量,进而促进果实成熟;而对幼果期果实进行同样处理则对成熟指标没有显著影响。通过同源克隆及转录组序列数据分析,本研究鉴定出黄瓜中参与ABA代谢、动态平衡及信号转导的主要基因。而后通过实时定量PCR对其在果实发育、成熟和胁迫下的表达进行了研究。结果发现,在上述过程中,ABA的含量在转录水平上可能受到不同CsNCEDs、CsCYP707As和CsBGs基因的精细时空调控。同时根据基因的表达模式和绝对表达量,CsiNCED1、CsCYP707A1和CsBG1可能对黄瓜果实发育与成熟过程中ABA含量的转录水平调控发挥了更加重要的作用。在信号转导方面,CsPYL2和CsPP2C2在黄瓜果实发育过程中大量表达,并与ABA含量正相关,因此可能参与了黄瓜果实发育与成熟过程中ABA的信号转导。由于ABA信号不仅参与果实成熟的调控,同时也参与种子萌发过程及对胁迫的响应,本试验又对上述过程中ABA信号转导的转录水平调控进行了研究。结果发现,在黄瓜种子萌发过程中,大多数被检测基因的表达量下降,与ABA含量变化一致,其中CsPYL1、CsPYL3、CsPP2C5、CsABIi、CsSnRK2.3和CsSnRK2.4具有较高的绝对表达量可能在黄瓜种子萌发过程ABA信号转导中发挥了更加重要的作用。而CsPYL1、CsPYL3、CsABI1、CsSnRK2.3和CsSnRK2.4的表达对盐及铜离子胁迫高度敏感。另外,CsPYLi、CsPYL2、CsPP2C2和CsSnRK2.2在黄瓜幼苗中对干旱胁迫敏感。为进一步研究ABA在转录水平对呼吸非跃变型果实成熟的调控作用,本试验又以甜樱桃为试材,对甜樱桃ABA信号转导核心组分进行了鉴定和表达分析。结果发现,在果实发育早期PaPYL2/3、PaPP2C3/4/6和 PaSnRK2.4 大量表达,此外 PaPYL2、PaPP2C3/4 和 PaSnRK2.4 在果实成熟始期也大量表达。盛花后28天使用外源ABA处理可以降低IAA的含量,增加花青素和可溶性固形物的含量,促进了果实成熟。在这一过程中,大多数PaPYLs和PaSnRK2s不响应ABA和IAA的处理,然而外源ABA可以显著诱导PaPP2C3、PaPP2C5和PaPP2C6的表达,外源IAA可以显著诱导PaPYL1和PaPP2C3的表达。