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番茄是一种重要的果蔬类作物,是我国重要的经济作物之一,同时也是植物研究的重要模式植物。番茄的果实发育和种子形成是番茄生长发育过程中的重要环节,也是影响番茄产量、质量和经济价值的重要农艺性状。硫化氢（H2S）是近年来新发现的一种气体信号分子,现已发现其在动植物中具有非常广泛的生理功能。植物体中H2S的生成主要是通过酶催化作用分解半胱氨酸产生的,而L-半胱氨酸硫醇裂解酶（LCD）便是这其中功能很重要的一种。在本研究中,我们克隆了番茄的LCD同源基因SlLCD,并通过生物化学、分子生物学、遗传学和植物生理学的方法对该基因的功能进行了分析。研究结果如下:1.PCR扩增克隆得到番茄SlLCD基因编码区序列。番茄SlLCD基因编码区全长1365 bp,编码蛋白长度为454 AA。SlLCD蛋白序列同拟南芥LCD序列的相似性为81%,但同番茄中其它硫化氢生成酶的序列相似性较低。SlLCD基因在不同的番茄组织器官中广泛表达,尤其在心皮中表达量较高。2.构建了番茄SlLCD基因的原核表达载体,并在体外成功获得了SlLCD-His融合蛋白。酶活分析结果显示SlLCD具有体外催化L-半胱氨酸分解,生成H2S的功能,但同拟南芥LCD相比,酶活较低。3.创制了SlLCD-RNAi转基因植株和基于CRISPR/Cas9技术的SlLCD基因编辑植株,并对转基因植株进行了鉴定和表型分析。我们发现在SlLCD-RNAi转基因植株中,H2S产率下降,番茄种子发育异常,在转基因植株中,番茄果实没有种子或仅形成极少的种子,并且所形成的种子活力和萌发率很低,SlLCD下调表达很难传递给子代。同时,基因表达分析结果表明在SlLCD-RNAi转基因植株中,种子发育相关基因SLAGL6的表达量下调。我们还对创制的基于CRISPR/Cas9技术的SlLCD基因编辑植株进行了分析,在T0代得到一株纯和株系和一株双突变的杂合株系。经序列分析,我们发现在这两株SlLCD基因编辑植株中,SlLCD基因组编辑仅造成突变植株中SlLCD蛋白在前50个氨基酸左右发生突变和缺失。但这一位点的改变可能并不影响SlLCD的功能,因为在表型上,这些基因编辑转基因植株并无明显表型。4.由于SlLCD是H2S生成酶,为分析SlLCD-RNAi植株的表型是否是通过H2S实现的,我们在体外通过生理实验分析H2S及其清除剂次牛磺酸（HT）对番茄果实发育的影响,发现H2S可以延迟果实成熟过程,而HT则会加快果实成熟的过程,但这两种处理皆不影响番茄果实中种子的发育,暗示了SlLCD影响番茄种子形成可能并不是通过H2S,而是通过其它途径,具体分子机理还需进一步研究。综上,在本研究中我们发现番茄SlLCD基因影响番茄种子发育以及种子的活力,但SlLCD对种子发育的影响可能并非是通过H2S实现的,而可能是通过其它未知的途径调控番茄种子发育相关基因SlAGL6的表达,进而影响番茄种子发育。本研究探索了番茄SlLCD基因的功能,为番茄种质的遗传改良提供了更多基因信息。