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番茄（Solanum lycopersicum）是继马铃薯（S.tuberosum）之后全球第二大蔬菜作物;FAO（food and agriculture organization）最新统计,2013年全球番茄产量1.64×108吨,我国番茄产量5.05×107吨居世界首位（http://www.fao.org/corp/statistics/en/）。番茄品质倍受番茄育种家和消费者的关注,其中果实颜色是番茄品质最重要指标之一,与果实成熟度、风味、营养成分和市场需求密切相关。番茄果色形成与类胡萝卜素、黄酮类、叶绿素密切相关。其中,类胡萝卜素组分和含量决定栽培番茄成熟果实呈现红、橙、黄颜色。截止目前,虽然番茄类胡萝卜素合成途径结构基因研究较为清楚,但是类胡萝卜素合成和累积分子调控机制我们尚知之甚少;因而,揭示番茄类胡萝卜素合成和累积分子调控机制为番茄品质精准改良提供理论依据。基于此,本研究以野生型红果栽培番茄（M82）的快中子辐射诱变黄果突变体（yellow fruited tomato 1,yft1）n3122为材料,从形态学、生物化学、结构生物学和分子水平对yft1的生物学特征进行了解析;在确定yft1黄果遗传特性同时,利用以CAPS（cleaved amplified polymorphic sequences）分子标记为主的图位克隆获得了yft1候选基因,得到以下结果:1突变体yft1果实发育延迟野生型M82果实在35 DPA（days post anthesis）、47 DPA和54DPA时分别达到绿熟期（mature green,MG）、转色期（breaker,BR）和完熟期（red ripening,RR）,RR期果实变软。而yft1在35 DPA时与野生型M82同步达到绿熟期,在60 DPA时才达到BR期;完全转色后果实为黄色且保持较硬状态。2突变体yft1果实类胡萝卜素累积显著下降用高效液相色谱（high performance liquid chromatography,HPLC）检测番茄果实类胡萝卜素发现:野生型M82果实总类胡萝卜素从35DPA至54 DPA迅速增加,变化幅度介于5.07μg·g-1 FW～102.76μg·g-1FW间,其中番茄红素从35 DPA无法检测到至成熟期（54 DPA）迅速累积至85.62μg·g-1 FW;yft1番茄果实总类胡萝卜素含量在35DPA～60 DPA期间一直保持在5～7μg·g-1 FW水平,而番茄红素始终未检测到。3突变体yft1果实有色体发育延迟用透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM）观察番茄果实质体发现:野生型M82番茄果实叶绿体在47 DPA时已开始向有色体转换,50 DPA时叶绿体基粒和基质片层类囊体膜结构消失,并出现包含类胡萝卜素的晶体或波浪状膜结构。与此相反,yft1果实有色体发育缓慢,在54 DPA才始见基粒和基质片逐渐消失,并且始终未见含有类胡萝卜素的晶体结构。4突变体yft1乙烯合成和应答能力下降用气相色谱（gas chromatography,GC）检测番茄果实乙烯释放量发现:野生型M82番茄果实在47 DPA乙烯释放量达到峰值7.33n L·g-1·h-1;而yft1果实在35 DPA～60 DPA期间乙烯释放量呈现缓慢增加趋势,在60 DPA乙烯释放量达到峰值5.20 n L·g-1·h-1,仅相当于M82（BR期）的70.1%。对外源乙烯处理M82和yft1绿熟期果发现:外源乙烯可以显著地缩短M82和yft1果实从MG至BR时期的时间;不同的是,M82仅需7天,而yft1需要13天。番茄幼苗乙烯三重反应结果显示:添加外源ACC可以抑制M82和yft1幼苗下胚轴和根生长;不同的是,yft1幼苗下胚轴和根显著地长于M82（p<0.001）。5 yft1黄果表型表现出单基因隐性遗传构建突变群体yft1×LA1585（S.pinpimellifolium）和M82×yft1,二者F1代果实颜色均为红色,而F2代植株果色颜色出现了红色和黄色分离,经卡方（Chi-square test,χ2）检验,红果色和黄果色植株分离比符合孟德尔单基因隐性遗传规律的3:1比例;由此推测yft1黄果表型由隐性核单基因控制。6 EIN2可能是yft1候选基因在突变群体yft1×LA1585的F2代,用以CAPS分子标记为主的图位克隆技术,成功地将yft1定于番茄9号染色体上9-S和9-R间的88.2 kb区间内;该区间包括12个基因,其中仅有Solyc09g007870（乙烯信号转导蛋白EIN2）和果实发育联系紧密。核苷酸测序实验结果表明突变体yft1中EIN2翻译起始密码子（ATG）上游318 bp处发生了13 bp缺失和573 bp插入2个突变事件。q RT-PCR实验表明突变体yft1果实中EIN2表达量显著下调。7 EIN2突变广泛影响番茄果实成熟进程用Illumina HiSeq 2000测序平台对番茄M82（35 DPA、47 DPA和54 DPA）和yft1（35 DPA、47 DPA、54 DPA和60 DPA）果皮进行转录组测序分析,每个样本均获得超过31 M的reads,共检测到25548个unigenes。比较M82-35DPA/yft1-35DPA、M82-47DPA/yft1-47DPA、M82-54DPA/yft1-54DPA和M82-47DPA/yft1-60DPA间差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）,共发现5568个DEGs;GO term和KEGG pathway富集分析显示,M82和yft1番茄在47 DPA和54 DPA差异最显著,并且番茄果实成熟、乙烯合成、质体发育和类胡萝卜素生物合成这些与果色形成相关的生物学过程显著富集。该结果与M82和yft1果实表型特征一致,表明EIN2基因通过调控乙烯信号转导来广泛影响包括类胡萝卜素合成在内的番茄果实成熟过程。本研究为进一步揭示包括调控番茄类胡萝卜素合成和累积在内的番茄果色形成分子机制和番茄品质精准改良提供了重要信息,也为揭示其它浆果类果色形成分子机制提供重要参考。