果实硬度是番茄重要的品质性状,与果实耐压、耐裂、耐储性密切相关。果实硬度作为复杂的数量性状,受到多种因素的影响。尽管已经发现了数十个果实硬度QTLs,但鲜有果实硬度基因被克隆。虽然生产中利用番茄成熟突变体可以通过延迟果实成熟提高果实硬度,但极大地损害了番茄口感和风味。因此,克隆控制果实硬度的基因对于高硬度番茄的育种选择和改良利用具有重要意义。本研究以栽培番茄Moneymaker（MM）和樱桃番茄LA1310（CC）为亲本构建的RILs群体为材料,利用全基因组关联分析,挖掘了一个控制番茄果实硬度的关键QTL,qFIRM SKIN 1（qFIS1）。通过近等基因系（Near-isogenic Lines,NILs）,发现qFIS1通过影响果皮角质层的厚度来调控果实硬度,对果实发育和成熟进程以及糖、酸等风味物质的积累都没有影响。利用近等基因系群体,将该位点定位于第10号染色体17.8kb的区间内,Solyc10g007570为果实硬度基因FIS1的候选基因。在MM中,该基因外显子上一个碱基的插入,导致其编码蛋白提前终止。利用CRISPR/Cas9获得的该基因的突变株系和互补转基因株系证明了该基因在果实硬度决定中的功能。该基因编码一个GA2-氧化酶,参与赤霉素的代谢,在果实中特异表达。NIL-fis1^MM中该基因突变可以增加果实中活性赤霉素的含量,而外源GA₃处理番茄果实可以增加NIL-FIS1^CC的果实硬度。进一步研究发现,该基因突变造成了果实外果皮角质层形成的改变,不仅角质层加厚,角质含量也明显增加,因此该基因是通过改变果实角质层形成影响果实硬度。通过转录组分析,我们发现NIL-fis1^MM果皮中大量与角质层合成与积累相关的基因被显著上调。这与角质层含量和厚度增加的结果一致。外施GA₃处理番茄果实也可以增加果实角质的积累和含量。这些研究结果说明FIS1基因通过调控活性赤霉素水平,影响角质层的合成与积累,最终调控果实硬度。不仅如此,该基因在番茄驯化过程中受到人工选择,而利用CRISPR/Cas9技术对醋栗番茄PP和樱桃番茄TS205中的FIS1基因进行突变,都可以获得果实硬度显著提高的遗传材料。综上所述,FIS1基因的突变能导致番茄果实中活性GA含量增多,增加果实角质和蜡质的合成,进而增加外果皮角质层厚度,最终提高果实硬度,延长储藏时间。