组蛋白乙酰化和去乙酰化修饰是真核生物重要的表观遗传调控方式之一,通过对组蛋白N端末尾的修饰,达到调控真核生物基因表达的作用。组蛋白去乙酰化酶(HDACs)介导的乙酰化修饰在植物生长发育及基因表达转录调控中发挥着重要作用。有研究表明,拟南芥中组蛋白乙酰化和去乙酰化修饰在染色体稳定性、转录调控、植物发育及对外界胁迫响应方面具有重要作用,但对果实发育与成熟的生物学调控机制还不清楚。番茄(Solanum lycopersicum)作为研究果实发育和成熟的理想模式植物,在果实相关的研究中具有明显优势。相关研究数据表明SlHDA1和SlHDA3在番茄果实破色和成熟期表达量较高,可能参与果实成熟过程。由此,本论文以番茄作为研究材料,研究番茄组蛋白去乙酰化酶家族成员SlHDA1、SlHDA3对果实发育与成熟过程的影响,以期为揭示SlHDA1、SlHDA3对果实发育成熟的调控作用和相应的表观遗传调控机制,为改善番茄果实品质奠定理论基础。本研究从番茄基因组中分离出SlHDA1和SlHDA3两个去乙酰化酶基因,分析其基因结构和蛋白保守功能域,构建了HDACs家族基因系统进化树;分别对两个基因进行了亚细胞定位分析,分析其在番茄中的时空特异表达模式;通过启动子区域的元件分析、相应的激素和非生物胁迫处理,分析二者在相应条件下的表达模式;同时,构建了SlHDA1和SlHDA3基因的超表达和RNAi抑制表达载体,并转化番茄,初步鉴定了转基因株系的表型;并通过酵母双杂交技术筛选出与SlHDA1和SlHDA3蛋白互作的果实发育成熟相关的转录因子;初步研究了SlHDA1和SlHDA3基因在番茄果实发育和成熟过程中的生物学功能。主要研究结果如下:一、通过对SlHDA1、SlHDA3基因结构分析发现,SlHDA1基因全长1497 bp,含有8个外显子,7个内含子,编码498个氨基酸;SlHDA3基因全长1416 bp,含有6个外显子,5个内含子,编码471个氨基酸。对两个蛋白的保守功能域分析发现,SlHDA1和SlHDA3蛋白具有典型的精氨酸酶功能域和组蛋白去乙酰化酶功能域,且存在多个活性部位及金属离子结合位点。二、通过将番茄SlHDA1、SlHDA3基因编码区序列与GFP基因融合,构建用于亚细胞定位的融合表达载体Sl-HDA1/HDA3:GFP,并转化烟草悬浮细胞BY2原生质体,通过瞬时表达,利用激光共聚焦显微镜对融合表达载体的GFP荧光在烟草BY2细胞中的位置进行观察,发现番茄SlHDA1、SlHDA3基因所编码蛋白定位于细胞核内。三、通过在线分析和定量PCR方法对番茄SlHDA1、SlHDA3基因的时空特异性表达模式进行分析,结果表明SlHDA1、SlHDA3基因的表达具有组织特异性,均在花器官及果实中的表达量相对较高;在果实的发育阶段,两个基因均在破色时期和果实成熟后期有较高的表达量。四、对启动子区域分析发现,两个基因启动子区域存在与茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA3)及一些与逆境相关的响应元件。通过相应的激素和胁迫处理分析两个基因的响应模式,发现SlHDA1基因的表达在转录水平上受到赤霉素和茉莉酸甲酯的调控,Sl HDA3基因的表达在转录水平上受到赤霉素的调控;胁迫处理结果表明SlHDA1和SlHDA3可能参与植物体对外界温度及盐胁迫的响应过程。五、通过对转基因植株的表型鉴定发现,两个基因的超表达株系中均出现番茄果实变小及种子数量减少的表型,而SlHDA3 RNAi抑制表达株系的果实出现表面色素分布不均的现象,且成熟后始终呈橙红色。初步推测SlHDA1和SlHDA3去乙酰化酶可能参与调控果实发育和种子形成过程,且SlHDA3可能还参与调控番茄果实色素的合成与分布。六、筛选部分果实发育成熟相关的转录因子与SlHDA1和SlHDA3进行蛋白互作分析,通过酵母双杂交实验发现GRAS家族的SlGRAS9和SlGRAS40两个转录因子均能与两个去乙酰化酶发生互作,且锌指蛋白家族的SlZF1可与SlHDA1互作。由此推测,SlHDA1和SlHDA3可能分别通过与相应的转录因子相互作用,共同调控下游基因表达,从而在番茄果实发育及成熟过程中发挥作用。