精氨酸(Arginine,Arg)是植物中N/C比最高的氨基酸,是植物生长发育过程中重要的氮素来源。其代谢产物多胺、脯氨酸、一氧化氮等在果实的生长发育、逆境代谢及成熟衰老中更是发挥了重要作用。精氨酸酶是精氨酸代谢的关键酶之一,其活性的变化对Arg的代谢方向具有潜在的调节作用,所以,可能会直接影响果实的品质形成及采后的成熟衰老过程,但与此相关的研究鲜见报道。病毒诱导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)是植物基因组功能研究的主要方法之一,具有快速、高效、高通量的优势。本实验在番茄植株及果实中成功建立了VIGS体系,并利用VIGS技术沉默了编码番茄果实精氨酸酶的基因SlARG2,研究了精氨酸酶在番茄果实采后贮藏品质变化及精氨酸代谢中的作用。主要研究结果如下:(1)以八氢番茄红素去饱和酶基因(PDS)为标记基因、烟草脆裂病毒(TRV)为载体,在番茄植株及果实中构建VIGS体系。SlPDS沉默导致番茄植株的叶片、花和果实均呈现光漂白现象。与侵染TRV空载体的果实相比,沉默番茄果实中的番茄红素含量降低了77.8%;实时荧光定量PCR和半定量RT-PCR分析表明沉默组番茄果实中SlPDS的相对表达量仅为TRV处理组的20%。上述结果表明在番茄植株及果实中构建的VIGS体系获得成功。(2)以同样的方法沉默了番茄果实中编码精氨酸酶的SlARG2基因,荧光定量PCR和半定量RT-PCR分析表明沉默番茄中SlARG2的表达被显著抑制,其相对表达量仅为TRV处理的38%,说明目的基因SlARG2被高效沉默。(3)以SlPDS基因作为指示基因,与目的基因SlARG2一起构建串联载体,结果经串联载体处理后的番茄植株的叶片、花和果实均出现了与SlPDS沉默一致的光漂白现象;实时荧光定量PCR和半定量RT-PCR结果表明,SlPDS和SlARG2的表达均被显著抑制,说明本实验构建的同时含有标记基因和目的基因的串联载体构建成功。(4)与TRV空载体处理相比,SlARG2基因的沉默降低了果实的硬度;促进了细胞的电导率及丙二醛含量的升高;降低了细胞中抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性,以及总酚和维生素C等抗氧化物质的含量,使果实的抗氧化能力降低;加速了果实的衰老进程。而TRV空载体处理并未对果实贮藏品质产生明显的影响。(5)通过对沉默番茄果实中编码精氨酸代谢相关酶基因的表达量及酶活性测定分析表明,沉默SlARG2明显抑制了SlARG2,SlADC和SlODC的表达,对SlOAT的表达有一定的诱导作用。利用高效液相色谱技术对SlARG2沉默的番茄果实中多胺及精氨酸代谢相关氨基酸含量进行测定,结果发现,沉默SlARG2导致精氨酸酶活性降低,并降低了果实中鸟氨酸脱羧酶和鸟氨酸转氨酶的活性,使得精氨酸经精氨酸酶代谢的直接产物鸟氨酸,脯氨酸和多胺含量降低;诱导了精氨酸脱羧酶活性的升高;而对NO含量和一氧化氮合酶活性的测定结果则显示沉默SlARG2并未对一氧化氮合酶途径产生明显影响;TRV空载体处理对精氨酸代谢没有明显影响。