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苹果是我国北方地区重要的栽培果树，具有很高的经济价值。苹果果实的内在品质衡量着苹果商品性的优劣，有机酸是决定果实风味品质的重要指标之一。苹果在采后贮藏过程中有机酸含量逐渐下降导致贮藏后期果实风味变淡，极大地降低了果实的食用品质。苹果酸是苹果果实中的主要有机酸。至今相关研究主要集中在苹果发育过程中苹果酸积累的遗传及分子机制方面，对采后贮藏过程中苹果酸的代谢及调控研究较少。铝诱导苹果酸转运体基因MdALMT9被认为在苹果果实酸度形成中起着关键作用，其主要负责向果肉细胞的液泡内转运苹果酸，促进苹果酸的积累。然而，关于MdALMT9调控机制的研究鲜见报道，其参与的代谢通路尚不清楚。本文分别以‘粉红女士’(Malus domestica Borkh. cv. Cripps Pink)、‘富士’(Malus domestica Borkh. cv. Fuji)、‘秦冠’(Malus domestica Borkh. cv. Qinguan)等果实为试材，探讨了γ-GABA和CaCl2处理对苹果采后贮藏期间苹果酸代谢的调控，并筛选出适宜的处理浓度，同时探究了不同品种苹果采后贮藏期间苹果酸代谢及其对乙烯信号的响应特点，并进一步围绕MdALMT9的功能及乙烯信号对MdALMT9的调控作用展开研究。主要结果如下：
1.筛选得到10mMγ-GABA和4%CaCl2为适宜的采后处理浓度，且两种处理方式均可以直接参与苹果酸代谢调控，通过提高苹果酸合成关键酶活性并上调相关基因表达，同时抑制苹果酸降解相关酶活性并下调相关基因的表达，进而提高‘粉红女士’苹果采后贮藏期间的苹果酸含量。此外，10mMGABA和4%CaCl2处理通过抑制采后果实的乙烯释放和呼吸作用，减少苹果酸的消耗，同时激活GABA通路的活性，诱导内源GABA含量的升高。
2.‘粉红女士’、‘富士’和‘秦冠’在采后贮藏过程中苹果酸含量的变化模式不同，且乙烯处理显著促进苹果酸含量的下降，1-MCP处理则延缓了苹果酸的下降速度。利用RNA-seq筛选并通过实时定量PCR验证得到5个在采后衰老进程中参与苹果酸代谢的差异表达基因(包括1个NAD-MDH、1个PEPC、2个NADP-ME和1个PEPCK)，且乙烯处理均上调了5个差异基因的表达水平，表明在采后贮藏过程中苹果酸含量的下降主要由苹果酸的降解导致。
3.以‘富士’苹果果实和叶片为材料，分别克隆得到MdALMT9基因序列及其启动子序列。MdALMT9蛋白定位于液泡膜上，且具有6个跨膜结构域。采后贮藏期间，乙烯处理显著提高了乙烯跃变期MdALMT9的表达量，说明乙烯信号与MdALMT9之间存在可能的调控关系。过表达MdALMT9显著提高了不同发育时期番茄果实的苹果酸和柠檬酸的含量，表明MdALMT9行使了苹果酸甚至柠檬酸的转运功能。启动子序列分析表明，该启动子中包含生长素和ABA响应元件以及响应干旱和低氧胁迫的顺式作用元件。番茄瞬时转化试验表明，IAA、ABA和乙烯均诱导MdALMT9的启动子活性。
4.MdERF017和MdERF017-like响应乙烯处理的表达模式与MdALMT9高度一致，表明其存在潜在的调控关系。双荧光素酶体系分析表明MdERF017和MdERF017-like可以显著诱导MdALMT9的启动子活性，位点突变、EMSA、酵母单杂交试验表明，MdERF017通过直接结合3种不同GCC-box元件(CCGTC、GCCGCC和GCCGCA)诱导MdALMT9及自身启动子活性。过表达MdERF017和MdERF017-like促进了苹果愈伤组织中苹果酸的积累并显著增强愈伤组织对干旱及Al3+胁迫的抗性，同时上调包括MdALMT9在内的一系列参与苹果酸转运及代谢基因的表达水平，而VIGS诱导苹果果实上两个转录因子共沉默显著降低苹果酸含量并下调相关基因的表达。进一步研究发现，MdERF017诱导了一系列参与苹果酸转运及代谢基因的启动子活性。以上结果表明，乙烯响应转录因子MdERF017和MdERF017-like通过调控MdALMT9等一系列苹果酸转运及代谢基因表达促进苹果酸积累，且该信号通路可能与植株对逆境胁迫的抗性相关。
综上所述，本论文筛选到10mMγ-GABA和4%CaCl2两种适宜处理浓度并明确它们在调控苹果采后贮藏期间苹果酸代谢中的作用；同时，明确MdALMT9的苹果酸转运功能，发现MdERF017和MdERF017-like通过调控MdALMT9在内的一系列苹果酸转运及代谢基因的表达促进苹果酸的积累，鉴于采后果实苹果酸含量下降由苹果酸降解所主导且乙烯处理明显加速该过程，推测该通路可能与植株对逆境胁迫的抗性相关。
1.筛选得到10mMγ-GABA和4%CaCl2为适宜的采后处理浓度，且两种处理方式均可以直接参与苹果酸代谢调控，通过提高苹果酸合成关键酶活性并上调相关基因表达，同时抑制苹果酸降解相关酶活性并下调相关基因的表达，进而提高‘粉红女士’苹果采后贮藏期间的苹果酸含量。此外，10mMGABA和4%CaCl2处理通过抑制采后果实的乙烯释放和呼吸作用，减少苹果酸的消耗，同时激活GABA通路的活性，诱导内源GABA含量的升高。
2.‘粉红女士’、‘富士’和‘秦冠’在采后贮藏过程中苹果酸含量的变化模式不同，且乙烯处理显著促进苹果酸含量的下降，1-MCP处理则延缓了苹果酸的下降速度。利用RNA-seq筛选并通过实时定量PCR验证得到5个在采后衰老进程中参与苹果酸代谢的差异表达基因(包括1个NAD-MDH、1个PEPC、2个NADP-ME和1个PEPCK)，且乙烯处理均上调了5个差异基因的表达水平，表明在采后贮藏过程中苹果酸含量的下降主要由苹果酸的降解导致。
3.以‘富士’苹果果实和叶片为材料，分别克隆得到MdALMT9基因序列及其启动子序列。MdALMT9蛋白定位于液泡膜上，且具有6个跨膜结构域。采后贮藏期间，乙烯处理显著提高了乙烯跃变期MdALMT9的表达量，说明乙烯信号与MdALMT9之间存在可能的调控关系。过表达MdALMT9显著提高了不同发育时期番茄果实的苹果酸和柠檬酸的含量，表明MdALMT9行使了苹果酸甚至柠檬酸的转运功能。启动子序列分析表明，该启动子中包含生长素和ABA响应元件以及响应干旱和低氧胁迫的顺式作用元件。番茄瞬时转化试验表明，IAA、ABA和乙烯均诱导MdALMT9的启动子活性。
4.MdERF017和MdERF017-like响应乙烯处理的表达模式与MdALMT9高度一致，表明其存在潜在的调控关系。双荧光素酶体系分析表明MdERF017和MdERF017-like可以显著诱导MdALMT9的启动子活性，位点突变、EMSA、酵母单杂交试验表明，MdERF017通过直接结合3种不同GCC-box元件(CCGTC、GCCGCC和GCCGCA)诱导MdALMT9及自身启动子活性。过表达MdERF017和MdERF017-like促进了苹果愈伤组织中苹果酸的积累并显著增强愈伤组织对干旱及Al3+胁迫的抗性，同时上调包括MdALMT9在内的一系列参与苹果酸转运及代谢基因的表达水平，而VIGS诱导苹果果实上两个转录因子共沉默显著降低苹果酸含量并下调相关基因的表达。进一步研究发现，MdERF017诱导了一系列参与苹果酸转运及代谢基因的启动子活性。以上结果表明，乙烯响应转录因子MdERF017和MdERF017-like通过调控MdALMT9等一系列苹果酸转运及代谢基因表达促进苹果酸积累，且该信号通路可能与植株对逆境胁迫的抗性相关。
综上所述，本论文筛选到10mMγ-GABA和4%CaCl2两种适宜处理浓度并明确它们在调控苹果采后贮藏期间苹果酸代谢中的作用；同时，明确MdALMT9的苹果酸转运功能，发现MdERF017和MdERF017-like通过调控MdALMT9在内的一系列苹果酸转运及代谢基因的表达促进苹果酸的积累，鉴于采后果实苹果酸含量下降由苹果酸降解所主导且乙烯处理明显加速该过程，推测该通路可能与植株对逆境胁迫的抗性相关。