番茄（Solanum lycopersicum）是一种重要的蔬菜作物,为全球消费者提供丰富的营养物质。果实色泽作为番茄果实一种重要的感观品质,影响果实的商品性。条斑是自然界中是一种常见的色泽表型,如在玉米、苹果、西瓜和花卉中普遍发生,但是造成这种色彩差异分布的机理研究较少。目前研究者对色泽差异分布的机理主要归因于功能基因突变、RNA沉默、转座子跳跃和基因启动子甲基化。在番茄常规育种中,条斑番茄gs是自然发生的突变体,类似于家传宝番茄,呈现独特的果实颜色、果实表面特殊的着色方式引起育种家注意。gs条斑果实表面不均匀着色产生浅绿条斑和绿条斑,这暗含着条斑表型受到复杂而精细的调控。本研究克隆并解析了 Green Stripe编码甲基化的TAGL1,控制番茄条斑形成的分子机理。另一方面,利用甲基磺酸乙酯（EMS）诱变的方法创造番茄果实色泽突变体。在番茄EMS诱变群体中,分离并获得影响果实色泽形成和果实成熟的突变体rcm1,通过正向遗传学方法克隆了目标基因Lutescent1,并解析了突变体rcm1表型形成的分子机理。本论文主要开展两个方面研究。一方面,利用全基因组关联分析和图位克隆技术定位调控番茄条斑形成的基因Green Stripe,该基因的启动子在绿条斑中甲基化程度高于浅绿条斑,导致TAGL1在果实表皮浅绿条斑和绿条斑中差异表达,最终影响质体发育,进而使得番茄表皮产生条斑表型。另一方面,为了解析突变体rcm1的叶绿体发育受阻和果实成熟延迟的机理,本研究利用遗传学、MutMap、转基因技术和分子生物学等方法解析了目的基因Lutescent1（L1）影响番茄果实叶绿体发育和果实成熟的分子机理。主要研究内容包括:1.利用515份番茄核心种质资源对条斑性状进行全基因组关联分析,确定了控制番茄条斑性状的QTL;通过条斑突变体gs与M82（果实表面颜色均匀）杂交构建F2分离群体,针对条斑性状进行BSA和图位克隆,最后通过表达分析、测序分析和转基因技术确定调控番茄条斑形成的目的基因TAGL1,属于MADS-box转录因子家族基因。TAGL1第二内含子中的SNP1（SL2.50ch0763842838）与番茄核心种质和商业品种的条斑表型完全连锁,该SNP1影响TAGL1第二内含子中转录出的长链非编码RNA二级结构。同时,小RNA测序和qPCR分析表明来源于TAGL1第二内含子MITE中的小干扰RNA（siRNA）在绿条斑的表达量高于浅绿条斑中的表达。本研究解析了此SNP1通过影响RdDM途径来影响TAGL1启动子的甲基化,进而导致TAGL1在果实表面的差异性表达。针对条斑番茄内含子中保守的SNP1（SL2.50ch0763842838）,本研究也开发了基因标记用于番茄标记辅助选择育种。2.在植物体内,叶绿体为植物光合作用提供场所。在番茄果实发育和成熟过程中,叶绿体转化为有色体,为β-类胡萝卜素合成奠定基础。在本研究中,利用EMS技术获得一个叶绿素缺失突变体rcm1。透射电镜和叶绿素含量测定表明,突变体rcm1的叶绿体发育受损,果实叶绿体中几乎没有完整的基粒;相比于野生型里格尔87-5,突变体rcm1果实成熟延迟。构建了里格尔87-5× rcm1的F2分离群体,通过MutMap的方法和功能互补证明了Lutescent1（L1）控制突变体rcm1的叶绿素缺失表型。突变体rcm1中L1基因第二外显子中一个碱基的替换（T→A）导致L1蛋白翻译提前终止。前人报道LA3717是背景材料为Alisa Craig（AC）的l1突变体,由于l1突变体果实的表型与rcm1类似,通过氨基酸比对和功能互补表明L1基因在l1突变体中超量表达能使l1突变体恢复成AC的表型,l1突变体中的L1基因第一外显子单碱基的缺失导致L1蛋白翻译提前终止。通过蛋白保守域预测,L1属于Ⅱ型CAAX异戊二烯内肽酶家族基因。亚细胞定位表明L1蛋白定位于叶绿体中并具有三个跨膜结构域。更有意义的是,相比AC,超量表达L1转基因系果实的叶绿素和类胡萝卜素含量增加,叶绿体基粒增多和基粒类囊体层数增多;相反,敲除L1使得绿熟期果实白化和成熟延迟。基因表达分析和蛋白组表明L1基因影响与叶绿体发育和果实成熟相关的基因表达和蛋白丰度。