环状RNAs(circular RNAs,circRNAs)是一类新发现的通过反向剪切形成的具有环状闭合单链结构的非编码RNAs(non-coding RNAs)。CircRNAs在真核生物中普遍存在,目前已在多种动植物中均发现circRNAs。CircRNAs具有特定的细胞类型、组织或器官、生长发育时期以及外部环境表达特性。尽管大多数circRNAs的表达水平较低,但其对生物体的生长发育具有重要的作用。研究表明,动物circRNAs一个最显著的功能是作为mi RNAs海绵,通过竞争性吸附mi RNAs影响基因的表达。此外,动物circRNAs还通过参与转录调控、影响可变剪接、与蛋白结合发挥调控作用。尽管对于动物circRNAs的结构特征、表达模式、形成机制以及功能研究已取得较大进展,但植物circRNAs相关研究比较滞后。目前,大多集中在不同植物种类中circRNAs的鉴定与表达特性方面的研究,而对于植物circRNAs功能与作用机制的研究非常有限。因此,探索植物circRNAs特征与功能,对进一步完善植物基因表达调控的分子机制有着重要的意义。番茄是重要的蔬菜作物,同时也是植物生殖发育以及逆境胁迫响应机制研究的模式植物。本论文以番茄‘Micro-Tom’为材料,利用RNA-Seq技术结合生物信息学分析鉴定了番茄雄蕊中circRNAs,对其结构特征、表达特性等进行了分析;同时鉴定了高温诱导特异表达的circRNAs;进一步利用基因沉默以及超量表达技术研究了circRNA66如何调控下游基因表达在番茄生长发育过程发挥作用,为阐明植物CircRNA的生物学功能以及调控机制提供了研究基础。主要研究结果如下:(1)本研究利用全基因组RNA-seq技术与生物信息学分析,从常温(25℃/20℃)与高温(35℃/30℃)处理2 d、4 d番茄雄蕊中鉴定出708个circRNAs。通过PCR扩增反向剪接位点,利用q RT-PCR检测对RNase R的耐受性来验证预测结果。结果表明,在随机挑选的28个circRNAs中,12个为真实存在的环状RNA,鉴定成功率为42.3%;(2)番茄雄蕊circRNAs特征分析发现,大部分circRNAs为外显子circRNAs,占74.4%。CircRNAs来自不同的染色体,分布于基因组的各个区域;番茄雄蕊circRNAs具有,circRNAs具有外显子数目多为1-3个,单个环化外显子序列较长,表达circRNAs的基因序列较长;(3)与动物不同,番茄雄蕊circRNAs环化外显子侧翼内含子上反向互补序列数量较少,占2.4%,但侧翼内含子长度显著大于一般内含子长度。表明番茄雄蕊circRNAs的形成可能与侧翼内含子上的互补元件无关,而是与内含子较长的序列长度相关;同时发现与线性m RNAs相似,前体基因通过可变剪接转录形成不同circRNAs剪接体;(4)预测番茄雄蕊circRNAs靶mi RNAs发现,在708个circRNAs中,只有22个circRNAs序列上包含mi RNAs结合位点。说明这些番茄circRNAs具备竞争性吸附mi RNAs的潜在功能;(5)转录组数据分析发现,高温处理的番茄雄蕊与常温的相比,有605个差异表达的circRNAs,这些circRNAs可能参与雄蕊高温胁迫响应;一些前体基因的circRNAs可变剪接体具有高温胁迫表达特性,说明前体基因通过可变剪接参与高温胁迫响应;通过GO与KEGG Pathway分析发现,高温胁迫下136个随差异表达circRNAs发生显著性变化的前体基因与高温胁迫响应相关,说明circRNAs及其前体基因共同参与高温胁迫响应;一些高温胁迫下差异表达circRNAs的靶mi RNAs及其下游基因发生相应变化,说明circRNAs可以通过竞争性吸附mi RNAs来参与高温逆境响应调控;(6)利用VIGS沉默表达circRNA66与超量表达circRNA66转基因技术分析发现,下调与上调circRNA66均不能引起mi R172及其下游基因的表达水平变化。但在circRNA66超量表达转基因植株中,circRNA66前体基因被强烈抑制,并引起NMD靶基因表达水平的明显变化。说明circRNA66不具备竞争性吸附mi R172的功能,而是通过抑制前体基因的表达发挥作用,并可能与前体基因共同参与NMD调控。