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甜瓜（Cucumis melo L.）是全世界广泛栽培的园艺作物之一,具有重要的经济价值。由于甜瓜本身的植物学特性,甜瓜也是研究肉质果实发育成熟分子机理的葫芦科重要的模式植物之一。天然抗性相关巨噬细胞蛋白（natural resistance-associated macrophage protein,NRAMP）属于进化上保守的膜整合转运蛋白家族。研究表明,该家族成员参与金属离子的摄取、迁移、胞内转运和解毒过程。在植物细胞中,许多蛋白在相应的金属离子参与下,行使其生物学功能。本研究对甜瓜Cm NRAMP5基因在离子转运和果实成熟中的功能进行了研究,主要结果如下:（1）对甜瓜全基因组鉴定获得NRAMP家族成员6个,在Cm NRAMP基因启动子区发现具有脱落酸（ABA）、茉莉酸甲酯（Me JA）、乙烯（ETH）、赤霉素（GA）、生长素（IAA）、水杨酸（SA）、低温、干旱和光响应的顺式作用元件。蛋白互作网络分析表明与Cm NRAMP蛋白质家族成员相互作用的蛋白主要富集在跨膜运输、超氧化物歧化酶（SOD）活性、ATPase-偶联跨膜转运、蛋白质磷酸化的信号传导、植物激素信号转导、烟草胺合成酶活性、endosomal转运、剪接体,卟啉和叶绿素代谢、二价金属离子运输、磷脂酰肌醇结合、磷酸吡哆醛结合等功能和途径。（2）RT-q PCR分析结果显示,Cm NRAMP家族中的Cm NRAMP1、2、5和6在甜瓜根、茎、叶、花等不同组织中均有表达,而且上述4个基因在15～25 DAP的甜瓜果实生长期表达均较高。Cm NRAMP5的表达量在果实内源乙烯跃变时达到峰值,在幼叶中的表达受不同浓度的ETH、ABA、CTK、BR、IAA、Me JA调控,且受到Cu2+和Fe2+显著诱导表达。在拟南芥原生质体中瞬时表达,发现Cm NRAMP5定位于细胞膜。（3）获得了Cm NRAMP5基因过量表达和CRISPR/Cas9基因编辑甜瓜T3代转基因纯合株系。分析金属离子处理前后转基因植株幼根的离子含量,发现该基因具有转运Cu2+、Fe2+、Mn2+功能。在过量表达果实中乙烯提前出现释放高峰,过量表达株系果实平均成熟期比对照提前4.2 d,而基因编辑果实成熟期比对照推迟5.8 d。过量表达株系促进了幼苗根的生长,根长约为对照的1.6倍。基因过量表达和基因编辑株系果实大小、叶片面积、子蔓长度和粗均与对照无显著差异。（4）T3代过量表达（Oe）、基因编辑（Ed）和对照（Ck）材料授粉后35、40和45d果肉样品转录组测序,发现果实成熟早期（35DAP）,Ed和Ck间差异基因较少只有491条,而Oe与Ed和Ck间差异表达基因较多,分别达到2107和2473条;果实成熟中期（40DAP）,Ed和Ck间差异基因为2271条,而Oe与Ed和Ck间差异表达的基因达到4453和3426条。选择22个具有离子结合、激素合成或信号传递、未知功能的差异表达基因进行RT-q PCR实验,结果与转录组数据相符,表明转录组测序数据可靠。过表达株系中生长素应答基因SAUR78和COMT1（Caffeic acid3-O-methyltransferase 1）、AFS（Alpha-farnesene synthase）、PILS5（Protein PIN-like5）、EXP1（Extensin-like protein 1）等表达量上调,编辑株系中结合或转运金属离子相关的FRO7（Ferric reduction oxidase 7）、VIT1（Vacuolar iron transporter 1）、Mav（Mavicyanin）和成熟相关的Cuc（Cucumisin）、EXP（Extensin）、HSP70-16（Heat shock 70 k Da protein 16）等表达上调。对T3代Oe和Ck授粉后35和40d果肉样品蛋白质组学分析结果显示,不同组合间共鉴定出392个差异蛋白,通过多组学关联分析,过量表达引起的转录和蛋白水平均上调的基因分别编码影响膜结构和金属离子结合的脂氧合酶（Lipoxygenase）、磷脂酶（phospholipase,LCAT3）、羧酸酯酶（Carboxylesterase,CXE6）,参与萜类物质合成的乙酰辅酶A酰基转移酶（Acetyl Co A acyltransferase）等。均下调的基因编码,包括具有抗氧化活性的多药耐受蛋白（multidrug-resistance protein homolog,MRP）、内质网蛋白加工的HSP70和金属结合ACO4等。（5）通过果实不同发育时期均一化c DNA文库的酵母双杂交,筛选出57个Cm NRAMP5的互作蛋白,从中选取Cm EIN2的编码基因,构建Cm NRAMP5、Cm EIN2、Cm EIN2-N（Cm EIN2蛋白N端）、Cm EIN2-C（Cm EIN2蛋白C端）的双分子荧光互补（Bi FC）载体,用农杆菌瞬时转化烟草叶片,激光共聚焦荧光显微镜检测荧光信号发现,Cm NRAMP5和Cm EIN2-C蛋白之间存在互作关系,并定位于细胞核。进一步通过酵母双杂交验证了该互作的可靠性。获得了Cm EIN2基因的T1代转基因植株,与对照相比,Cm EIN2过量表达果实平均成熟期提前4.8 d,基因编辑推迟果实成熟期6.0 d。以上结果不仅表明了Cm NRAMP5基因在甜瓜中具有Cu2+、Fe2+、Mn2+转运功能,同时发现具有促进甜瓜果实成熟的功能,Cm NRAMP5蛋白和Cm EIN2蛋白C端之间存在互作关系。