我国的果蔬种植面积大,是果蔬生产和消耗的大国。目前我国果实采摘后的损失率高达20%-25%,因此,采后果蔬成熟衰老的机制研究具有重要的意义。在果蔬的采后成熟衰老过程中会有大量活性氧（ROS）的迸发,此时需要去除活性氧,植物中的抗氧化系统启动,保护植物组织免受ROS的伤害。植物激素乙烯（C₂H₄）在果实成熟衰老过程中也起着重要的调控作用,能够促进果实的成熟衰老和ROS的产生。硫化氢（H2S）近年来被认为是一种重要的气体信号分子,它参与植物的硫代谢通路,能够延缓果蔬的成熟衰老,同时可以抑制ROS的产生,增强果实的抗氧化能力。在C₂H₄代谢的后期会产生氰化物,氰丙氨酸合成酶（Cyanoalanine synthase,CAS）在解氰的同时生成H₂S。除此之外,在植物受到外界胁迫时,CAS也起到了保护植物体免受伤害的作用。目前,H₂S延缓植物衰老的研究很多,然而是否与乙烯拮抗,延缓番茄果实采后成熟衰老尚未报道,同时,CAS作为解氰作用的关键酶,也是内源H₂S产生的关键酶,其在果实成熟衰老过程中的作用尚不清楚。本论文以破色期小番茄果实作为实验材料,用H₂S气体的供体硫氢化钠（NaHS）和C₂H₄气体的供体乙烯利,研究外源H₂S和C₂H₄对采后小番茄成熟衰老的影响,并通过筛选CAS基因编辑和过表达番茄植株,探索CAS的功能。本文研究了H₂S和C₂H₄对小番茄采后的成熟衰老过程中与抗氧化代谢的关系。研究表明,与H₂S+C₂H₄共同处理相比较,H₂S可以降低超氧根阴离子(·O^2-)产生速率,抑制过氧化氢（H₂O₂）和丙二醛（MDA）的产生,增强番茄果实中过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、愈创木酚过氧化酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性,抑制番茄果实中脂氧合酶（LOX）和多酚氧化酶（PPO）活性,以及在贮藏后期上调苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性。相反,C₂H₄加速ROS的产生,抑制抗氧化酶的活性。因此,H₂S在番茄成熟过程中能够起到减少果实自由基积累,维持细胞ROS的代谢平衡,提高番茄果实的抗氧化能力,延缓其采后的成熟与衰老。本文还从基因水平上研究了H₂S和C₂H₄在番茄采后成熟衰老过程中与抗氧化酶基因和CAS家族相关酶基因的关系。研究表明,与H₂S+C₂H₄共同处理相比较,H₂S在番茄的整个贮藏期能够上调抗氧化酶调控基因APX3、CAT1、CAT2、POD3、FeSOD、CuZnSOD,在贮藏前期上调APX2、CAT3,在贮藏后期上调SOD1、SOD2,提高抗氧化酶的基因的表达,延缓番茄果实的成熟衰老,同时促进CAS家族基因CAS1、CAS2以及其下游通路关键基因NIT4B的表达,说明H₂S处理减轻了果实成熟过程中HCN带来的伤害作用。且CAS、H₂S和抗氧化之间有着极其密切的联系。本实验对CAS进行了生物信息学分析,结果表明CAS1和CAS2基因的亚细胞定位预测都可能位于叶绿体和线粒体中,之后通过亚细胞定位实验观察验证结果;番茄CAS1和CAS2基因同源性有82.1%,其中CAS1基因与马铃薯同源性高达99%。CAS2基因与美花烟草的同源性达到86.2%;CAS1和CAS2均具有1个结构域且没有跨膜区域存在。本文还以Microtom番茄为材料,构建了CAS基因编辑突变体和过表达载体,通过筛选和鉴定获得T0代番茄植株,利用其愈伤组织分析CAS家族基因在抗逆中的应答机制。结果表明,CAS1和CAS2基因表达模式并不相同,在应对干旱和高盐胁迫时,CAS1基因受到的诱导更为强烈。在干旱胁迫下,与WT相比,CAS1基因敲除植株愈伤组织能够加快褐化,同时含水量减少,细胞膜渗透率升高,细胞膜的完整性受到破坏,CAS1敲除植株愈伤组织SlSGN-213276、SlAREB1、SlDREB、SlDREB1基因表达量下降,OECAS1植株愈伤组织SlSGN-213276、SlAREB1、SlDREB、SlDREB1、SlUSP基因表达量上升,CAS1可能是通过调控干旱相关基因的表达来抵抗干旱的胁迫。在高盐胁迫下,与WT相比,CAS1基因敲除植株愈伤组织在外观上并没有表现出对胁迫的敏感性,但是在胁迫下其含水量和细胞膜渗透率与CAS1类似,说明CAS1基因使番茄的愈伤组织在生理生化水平上对高盐的胁迫下存在一定的抵抗作用。综上所述,外源H₂S能够拮抗乙烯,降低ROS积累,提高抗氧化酶活性和基因表达,延缓番茄果实采后成熟衰老。同时CAS与番茄的抗氧化有着密切的关系,番茄CAS1缺失体愈伤组织对外界的高盐和干旱胁迫更为敏感,并通过调控干旱相关基因的表达保护组织免受干旱胁迫伤害,对干旱和高盐胁迫有抵抗作用。