梨(Pyrus)是原产于中国的落叶果树,主要分为白梨、砂梨、秋子梨和西洋梨四种类型。其中,‘翠冠’是我国栽培面积最大,分布最广的砂梨品种。在长江中下游地区,‘翠冠’梨果实发育季节适逢多雨高湿,果实表面容易形成锈斑,严重影响果实的外观品质,降低了果实的商品性。本论文以‘翠冠’梨果皮为实验材料,结合减缓果锈形成的套袋处理,通过果皮冷冻切片和染色实验观察未处理(有锈)与套袋处理(无锈)梨果皮结构差异并分析木质素、木栓质等物质含量差异;通过转录组测序筛选梨参与果锈形成相关差异表达基因;围绕过氧化物酶PRX,通过酶活测定、基因表达验证、亚细胞定位和原核表达,分析鉴定参梨果锈形成的关键PRX成员,结果如下:1.明确了未处理和套袋处理成熟‘翠冠’梨果皮形态变化及木质素、木栓质等物质组分差异。在‘翠冠’梨果实发育过程中,果锈的积累主要在果实发育的中后期。通过果皮切片及染色观察,发现相对于无锈梨果皮,有锈梨果皮角质膜薄且不完整,其下存在明显的木栓层且木栓层最外侧有黄褐色积累;同时,物质含量分析结果显示有锈梨果皮木质素含量升高,角质含量减少,木栓质含量增加。角质含量的减少主要是ω-羟基脂肪酸(C16-C18)的减少引起,其中C16的ω-羟基脂肪酸减少最明显;木栓质含量的增加是由包括芳香族(以阿魏酸为主)、脂肪酸(C19-C23)、脂肪醇(C22-C26)、α,ω-二羧基脂肪酸(C16-C22)和ω-羟基脂肪酸(C22、C26)的各单体组分的增加引起。表明‘翠冠’梨果锈形成是角质含量减少,木质素和木栓质含量增加的结果。2.通过转录组测序,筛选获得参与‘翠冠’梨果锈形成相关差异表达基因。通过未处理及果实套袋处理的转录组测序,共筛选获得1000个差异表达基因,其中,涉及果锈木栓层形成相关差异表达基因共67个,包括15个木栓质代谢相关基因,9个角质代谢相关基因,8个苯丙烷合成相关基因,7个木质素相关基因,12个氧化酶类基因和16个细胞壁修饰相关基因。除角质代谢相关基因与‘翠冠’梨果锈形成呈负相关,其余木栓层相关代谢通路基因均正调控果锈的形成。同时,转录组测序共筛选获得17个差异表达转录因子家族,其中MYB基因家族成员个数显著多于其它转录因子成员,是参与梨果锈形成的关键转录因子。3.初步鉴定参与木质素和木栓质生物合成的PRX基因家族成员。通过转录组测序和聚类分析,分离获得14个差异表达PRX基因。PRX28和PRX64的表达与‘翠冠’梨果锈形成过程呈现负相关的关系;PRX3、PRX25、PRX41、PRX62在果皮发育前中期的表达量与果锈形成负相关,后期呈现正相关的关系;PRX8、PRX9、PRX49和PRX81与‘翠冠’梨果锈形成呈现正相关的关系,是参与梨果锈形成的候选PRX基因。亚细胞定位结果表明4个候选PRX基因均定位于细胞壁,可能参与梨果锈木质素和木栓质生物合成。同时,利用原核表达体系纯化获得4个PRX蛋白,为后续分析相关基因对不同底物的亲和性,鉴定其生物学功能奠定基础。