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植物激素脱落酸(ABA)对植物的生长发育至关重要,它可以调控植物的多种生理过程。一方面,ABA作为植物生长发育过程中的逆向调控因子,使植物生长受阻,加快叶片的衰老和死亡,促进落花落果,抑制种子萌发,促进种子休眠,调控根系发育等;另一方面,ABA能够加强植物对生物和非生物胁迫的抗性,使植物免受外界环境的侵害。在高等植物中,由PYR/PYL/RCAR蛋白复合体介导的ABA信号途径参与对非生物胁迫的调控,ABA受体PYR/PYL/RCA能够感知ABA信号,激活下游基因的表达,提高植物抵抗不良环境的能力。植物体内ABA的含量由ABA的合成和降解速率共同控制,ABA合成途径中的酶和相关调控因子已经有了相对较多的研究,而ABA分解代谢过程中的酶还有待进一步阐明。有研究表明,在高等植物体内,ABA氧化失活是ABA降解的主要方式,在这个过程中,ABA 8′位甲基羟基化途径占主导作用。CYP707A家族成员编码8′-羟化酶,它是ABA分解代谢中的关键酶,属于细胞色素P450单加氧酶,其活性受ABA所诱导,且受多种环境胁迫的调控。本研究主要从ABA调控种子休眠和逆境胁迫的角度出发,根据拟南芥中AtCYP707A家族基因比对出苹果中的4个MdCYP707A基因,并进行系统进化树分析,结果发现,MdCYP707A1(MDP0000859733)与拟南芥的AtCYP707A1亲缘关系最近,且MdCYP707A1对ABA、干旱等响应最显著。因此,我们选择MdCYP707A1基因进行功能分析。利用农杆菌介导的遗传转化的方法得到MdCYP707A1的转基因苹果愈伤组织以及MdCYP707A1异位表达的拟南芥,研究了其在ABA的敏感性和非生物抗性中的功能。我们的研究成果如下:1.MdCYP707A1亲缘关系分析MdCYP707A1编码区全长1425 bp,由474个氨基酸组成。进化树分析发现,MdCYP707A1与拟南芥中的AtCYP707A1亲缘关系最近。蛋白保守结构域分析发现,MdCYP707A1含有细胞色素P450单加氧酶结构域,软件预测该结构域的保守氨基酸序列为FGXGXHXCPG,说明该基因可能参与编码8′-羟化酶。通过对启动子序列的预测发现,MdCYP707A1基因的启动子上含有ABA、逆境等相关的顺式作用元件,说明该基因可能参与ABA和逆境胁迫的调控。2.苹果MdCYP707A1调控种子休眠,促进种子萌发利用实时荧光定量PCR检测了苹果各种组织以及种子成熟过程中MdCYP707A1的表达,发现MdCYP707A1在种子中的表达量最高,且在花后60 d的种子中的表达量达到高峰,说明MdCYP707A1可能参与种子成熟的调控。种子吸水膨胀和低温层积中的表达分析结果说明,MdCYP707A家族的四个基因都参与种子解除休眠的调控。在拟南芥中过表达MdCYP707A1,在ABA处理条件下,与野生型相比,过表达植株种子的萌发率显著提高,说明MdCYP707A1可能促进种子的萌发。3.苹果MdCYP707A1对ABA的敏感性降低将野生型(Col-0)和MdCYP707A1的过表达拟南芥(OX-2、OX-4、OX-6)在MS+ABA的培养基上处理,MdCYP707A1过表达株系的根长、鲜重和叶绿素含量较野生型明显提高,说明MdCYP707A1对ABA的敏感性降低。4.苹果MdCYP707A1对非生物胁迫的抗性降低对野生型和转基因‘王林’苹果愈伤组织进行PEG6000、甘露醇、NaCl处理,并进行鲜重、电导率、MDA含量等生理指标的检测,发现转基因苹果愈伤组织降低了对PEG6000、甘露醇、NaCl的抗性;同样,对野生型(Col-0)和MdCYP707A1的过表达拟南芥(OX-2、OX-4、OX-6)进行NaCl和PEG6000处理,转基因拟南芥的根长、鲜重和叶绿素的含量都显著低于野生型。以上结果说明,MdCYP707A1对非生物胁迫敏感。