果胶甲酯酶(PME)属于碳水化合物酯酶家族CE-8,主要作用是可以调节果胶甲酯化程度,而果胶是植物细胞壁的主要成分。因为细胞壁构成了外界环境和植物细胞内部物质之间的物理屏障,所以细胞壁中果胶的修饰过程通常与植物防御反应有关。拟南芥微阵列数据库的开发应用揭示了大多数PME基因的表达水平随生物和非生物胁迫的变化而变化。果胶甲酯酶参与了植物营养生长和生殖生长过程,例如细胞壁扩展和加强,细胞分离,种子发芽,根尖伸长,叶子生长极性,节间茎增长,木材的形成,花粉形成和花粉管的生长,干果裂开和果实的成熟软化等。为深入研究番茄PME基因家族的功能,首先利用生物信息学方法对番茄基因组中PME基因家族成员进行鉴定,并对其基因组信息、蛋白生理生化特征、基因结构、保守结构域和系统进化树等方面进行了研究。结果如下:在番茄基因组中共鉴定出79个PME基因,23个PMEI基因,可以分为PME GroupⅠ、PME GroupⅡ、PMEI GroupⅢ三大类,GroupⅠ又可以进一步分成2个分支;PME基因在番茄的12条染色体上呈现不均匀分布,并存在很明显的串联重复现象,总共发现了20个串联重复基因簇,包括49个基因,串联重复是番茄PME基因扩增的主要方式。对番茄PME基因结构的分析表明,PME基因在进化过程中有一定的保守性;在对番茄PME蛋白氨基酸序列进行多重比对后,发现了5个典型的保守结构区域;通过MEME软件对番茄PME蛋白保守基序进行分析发现了8个较为保守的基序。之后根据已知的番茄果实中的转录组数据,挑选出十个在果实转色期之前表达量比较高的PME基因(有三个基因是串联重复基因)研究乙烯处理之后,这些基因的表达反应,发现Pmeu1、Solyc03g083360、Solyc07g017600、Solyc07g064190是响应乙烯信号的正调控基因;Solyc03g123620、Solyc00g027770、Solyc06g009190和Solyc12g098340是负调控基因。之后的研究拟以野生型(WT)和反义表达Pmeu1番茄植株(PE1as)为研究材料,对两种植株的叶片进行了离体侵染处理,发现灰霉病菌侵染后,野生型植株叶片上形成的病斑面积明显小于反义表达植株。同时测量了灰霉病菌侵染后叶片的乙烯释放量,发现侵染之后,无论是野生植株还是反义表达植株,乙烯释放量都显著增加了。之前的微阵列数据分析表明,灰霉病菌侵染或刺伤处理后,番茄果实中的Pmeu1基因表达量都明显升高了。最后分析了两种类型植株叶片中果胶的酯化度,发现野生型植株叶片中的果胶酯化度明显低于反义植株中。综合以上研究,提出一个可能的果胶甲酯酶基因抗灰霉病机理,在灰霉病菌侵染植物体过程中,乙烯释放量增加,促使果胶甲酯酶基因Pmeu1表达上调,从而对病原菌产生抗性。