RNA沉默利用负调控手段,在基因的转录和转录后水平,介导的序列特异性的基因沉默；其在植物生长发育、基因组的稳定、对逆境和胁迫的响应与防御等方面发挥着重要作用。RNA沉默途径具有多样性,涉及的关键基因也比较多,在拟南芥等模式植物上研究的比较清楚。番茄是果实发育研究的重要的模式生物,但对其RNA沉默系统的认识还不系统和完整。在番茄生产栽培中,病毒(如番茄黄化曲叶病毒,TYLCV和黄瓜花叶病毒,CMV)的危害很严重。寄主直接抵抗病毒的分子机制主要有RNA沉默和抗性基因这两大类,而二者之间的差异与联系研究较少。本研究通过对番茄RNA沉默系统核心蛋白,sRNA组学特征及其功能和耐感(针对TYLCV)品种间RNA沉默系统特征的比较,来全面地认识番茄RNA沉默系统及与病毒抗性关系。另外,还开展了系统性基因沉默增强嫁接番茄病毒抗性的研究。获得了如下主要研究结果：1、本文研究了番茄RNA沉默系统的核心基因：在番茄中鉴定了7个DCL、15个AGO和6个RDR基因。系统进化树分析,认为这些基因均可被分类为4类。比较了这些基因的结构和序列相似性、对其进行了番茄基因组上的定位,并且利用网络数据库和半定量RT-PCR,鉴定了不同组织或器官以及在不同非生物胁迫和在TYLCV病毒胁迫下的表达。在非生物胁迫和TYLCV侵染后,发现一些特定基因的表达获得了提高。从SlDCL2s的串联重复和表达模式来看,DCL2家族在番茄进化过程中可能具有重要作用。2、调查了番茄内源sRNA组和降解组组学特征：利用高通量测序方法,比较了内源sRNA在不同耐(含Ty-1)感品种及TYLCV病毒侵染前后差异；鉴定了30个保守的：miRNA,预测了1666个新的1niRNA。首次,利用降解组鉴定出了番茄所有保守miRNA以及1575条新的miRNA的切割靶标。利用较严格的标准,对耐感样本接种病毒前后miRNA表达差异的比较发现,大部分保守miRNA和新的miRNA对病毒产生了响应,靶标功能分析证明这些niRNA可能与植物抗性或症状形成相关。本研究对样本中siRNA也进行了详细分析,各样本间siRNA变化差异较大,表明寄主内源siRNA对病毒的侵染做出了响应。对siRNA靶标预测发现,众多siRNA的靶标都与抗病相关。这暗示siRNA具有作为植物免疫系统调控的重要功能。以上数据与分析为番茄的RNA沉默系统的全面认识提供重要基础。3、深入分析了侵染TYLCV后抗感品种中vsRNA及其功能差异：利用高通量测序方法,首次比较了耐病品种相对于感病品种中vsRNA的生产与功能差异。结果发现：vsRNA的产生没有碱基偏好；不同长度vsRNA连续分布于病毒基因组;vsRNA的分布存在热点,可能与转录本的重叠和转录本二级结构相关。首次利用降解组为vsRNA提供了直接的病毒转录本切割/降解证据。利用BSP调查了病毒DNA的甲基化情况,发现抗感品种编码区均呈现低甲基化；而在IR区互补链具有高度甲基化,暗示24nt vsRNA可能介导了IR区甲基化。本研究通过比较病毒DNA.mRNA与vsRNA的表达量与趋势,提出在寄主诱导的病毒抗性作用中,RNA介导的病毒免疫要滞后于Ty-1基因的作用,且其对病害的抑制作用是有限的。4、进行了RNA沉默与嫁接技术结合获得病毒(CMV)抗性材料的实践：分别以CMV的5个基因为靶标,通过农杆菌介导的转化,成功获得53株Kan抗性及PCR阳性植株。通过对扦插苗接种CMV鉴定抗性发现,1A-CP中存在不同程度的抗性,其中1A和3A共有6株、2A有7株、2B有8株以及5株CP转基因番茄展现出对CMV的高抗。本研究利用扦插的方法,获得了大量的砧木后代,在生产上对于抗性材料的繁殖是十分有益的。以高抗的转基因植株作为砧木嫁接非转基因番茄品种,发现其病毒抗性可进行有效传递。而嫁接接穗成功获得病毒抗性,为园艺植物嫁接育种提供了依据。另外,砧木中超表达的NptⅡ基因的rnRNA并未在接穗中检测到,这可能为消除消费者对GMO生物安全性的忧虑提供新的途径。本研究的意义在于：1、为理解番茄的RNA沉默体系,研究其核心基因在番茄生长发育或不同逆境条件下的功能,提供了重要信息；2、为理解植物sRNA特征及其功能提供数据；3、为认识Ty-1基因和RNA沉默介导的病毒抗性之间的异同提供了证据；4、实践了RNA沉默技术在病毒抗性上的应用,提出了高效安全的转基因抗病毒新策略。