褪黑素是一种功能多样的小分子信号物质,广泛存在于生物界,在植物抗逆性、生长和节律调节等方面发挥着重要作用。本实验室前期大量研究表明,外源施加褪黑素可以显著提高苹果对干旱、盐胁迫、衰老和褐斑病等的抵抗能力。N-乙酰基-5-羟色胺甲基转移酶(ASMT)直接催化N-乙酰基-5-羟色胺合成褪黑素,是褪黑素合成的最后一步,因此它被认为是植物褪黑素生物合成途径的限速酶。本研究通过同源克隆和体外蛋白催化试验,鉴定出苹果MdASMT9基因。之后,通过遗传转化,获得了MdASMT9过表达的苹果和番茄转基因株系,并以转基因材料为对象,研究了MdASMT9在抵御干旱胁迫中的功能。主要研究结果如下:1.根据水稻v序列,从苹果基因组数据库共检索并克隆了7个Md ASMT候选基因。原位表达和体外催化试验发现,仅MdASMT9具有催化合成褪黑素的能力。MdASMT9在苹果中组织表达结果显示,其在不同组织中的表达量从高到低依次是:果实>枝条>树皮>花>叶片,且在果实发育过程中表达呈上升趋势。此外,MdASMT9还响应低温、干旱、盐和ABA处理。2.通过遗传转化,获得了2个MdASMT9过表达的苹果株系和3个番茄株系。与野生型GL-3相比,转基因苹果植株中MdASMT9表达水平显著上调,并且褪黑素含量也显著增加。3.在自然干旱下,与野生型相比,MdASMT9过表达苹果和番茄植株通过提高抗氧化能力和积累更多的渗透调节物质,缓解干旱胁迫对光系统和细胞膜结构的伤害,使植株干旱耐受力增强。4.在长期中度干旱条件下,过表达MdASMT9能够调节气孔开张,提高苹果的光合能力和水分利用效率,促进植物地上部的生长。同时,在长期中度干旱条件下,过表达MdASMT9也提高了转基因苹果的抗氧化酶活性,通过清除活性氧积累而改善其对长期干旱胁迫的抵抗力。