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荔枝是原产于我国且具有重要营养和经济价值的热带亚热带果树，生产中存在的严重生理落果现象是荔枝产业中亟需解决的关键问题之一。目前对荔枝果实脱落的机理，尤其是分子调控机制却知之甚少。利用RNA-seq技术，课题组已初步筛选出可能与荔枝脱落相关的基因3066个，其中包括在模式植物(拟南芥和番茄)中被确证调控花器官脱落的两类关键基因，即 INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION or like(IDA/IDL)类因子和KNOTTED-LIKE HOMEOBOX(KNOX)类转录因子。本研究基于本课题组所建立的以‘妃子笑’荔枝幼果离区为材料的RNA-seq数据库，拟通过生物信息学分析和异源转基因以及 qRT-PCR等技术，挖掘调控荔枝落果的LcIDLs与LcKNOXs关键基因，并分析其功能。主要研究结果如下：
1.以荔枝离区为材料，筛选并克隆到LcIDLs基因3个，分别命名为LcIDL1、LcIDL2、LcIDL3，其中LcIDL1与调控拟南芥花器官脱落的关键基因AtIDA同源性最高，是调控荔枝果实脱落的关键基因，LcIDL1蛋白定位于细胞膜和细胞质中，它作用机制可能与其调节离区细胞质pH变化和促进细胞壁水解酶基因的表达有关。主要证据如下：
(1)乙烯利(ETH)和环剥去叶(GPD)处理显著促进荔枝幼果脱落，在此过程中LcIDL1基因在果柄离区中表达随脱落加剧而明显上调，处理后3d-4d达到显著水平；此外LcIDL1基因在雄花花柄离区中表达也随雄花衰老和脱落进程逐渐上调。
(2)获得了35S:LcIDL1普通野生型以及ida-235S:LcIDL1和ida-2pAtIDA:LcIDL1花器官不脱落的突变体ida-2异源表达拟南芥株系，并对其花器官脱落进程进行了分析，结果表明荔枝LcIDL1基因在所有转基因拟南芥株系中都得到了超表达，并明显促进花器官提前脱落。
(3)用激光共聚焦显微镜观察转基因和野生型拟南芥花器官离区中BCECF绿色荧光信号情况，发现转LcIDL1基因拟南芥株系花器官离区中绿色荧光出现的早晚和强弱与花器官脱落的表型基本一致，即荧光信号出现越早和强度越大，则花器官越容易脱落。基于有研究表明荧光强度反应离区细胞细胞质的pH碱性化程度，与拟南芥花器官脱落正相关，据此推测LcIDL1基因也具有调控离区细胞质中pH功能。
(4)与野生型拟南芥相比，转LcIDL1基因株系中4个细胞壁水解酶基因(TCH4、GAD4、EXO和EXL1)在花柄离区中的表达显著上调，在ida-2突变体株系中表达均下调，其中EXL1、EXO和GAD43个基因是显著下调。
2.筛选并克隆了荔枝 LcKNOXs转录因子7个，分别命名为 LcKNOX23、LcKNOX82、LcKNOX03、LcKNOX16、LcKNOX53、LcKNOX35、LcKNOX28，其中LcKNOX23与抑制拟南芥花器官脱落的KNAT1/BP和促进番茄花器官脱落的的KD1亲缘关系较近，是调控荔枝果实脱落的关键转录因子，定位于细胞核，对下游基因具有转录抑制活性，它作用机制可能与调节离区细胞质pH变化和抑制细胞壁水解酶基因有关。主要证据如下：
(1)乙烯利(ETH)和环剥去叶(GPD)处理显著促进荔枝幼果脱落，在此过程中LcKNOX23基因在果柄离区中表达随脱落加剧而明显下调，处理后2 d-4 d达到显著水平，与脱落现象一致；此外LcKNOX23基因在雄花花柄离区中表达也随雄花衰老和脱落进程逐渐下调。
(2)获得了35S: LcKNOX23普通野生型以及bp-935S: LcKNOX23和bp-9pAtBP:LcKNOX23花器官提前脱落的突变体bp-9异源表达拟南芥株系，并对其花器官脱落进程进行了分析，结果表明荔枝LcKNOX23基因在所有转基因拟南芥株系中都得到了超表达，并非常明显抑制了花器官脱落。 BCECF染色后结果表明，离区中绿色荧光出现的早晚和强弱与花器官脱落的表型基本一致。
(3)获得了35S:LcKNOX23异源超表达于番茄转基因株系，并比较了去花处理后0 h、4 h、8 h、14 h野生型和转基因番茄花柄脱落率和离区 BCECF染色荧光信号差异，结果表明荔枝LcKNOX23基因能够显著抑制转基因番茄株系中花柄脱落率，离区中绿色荧光强弱与番茄花器官脱落进程较为一致。
(4)以花序外植体切花处理后0 h、4 h、8 h、14 h野生型和转LcKNOX23基因番茄花柄离区为实验材料，利用RNA-seq和qRT-PCR技术，结合生物信息学分析，初步筛选到34个受LcKNOX23调控的下游基因，涉及细胞壁水解酶、激素响应、碳水化合物代谢、氧化/还原、蛋白水解、信号转导、胁迫应答、代谢和膜/转运、转录因子、DNA/RNA/蛋白和未知功能等12大功能类别。
1.以荔枝离区为材料，筛选并克隆到LcIDLs基因3个，分别命名为LcIDL1、LcIDL2、LcIDL3，其中LcIDL1与调控拟南芥花器官脱落的关键基因AtIDA同源性最高，是调控荔枝果实脱落的关键基因，LcIDL1蛋白定位于细胞膜和细胞质中，它作用机制可能与其调节离区细胞质pH变化和促进细胞壁水解酶基因的表达有关。主要证据如下：
(1)乙烯利(ETH)和环剥去叶(GPD)处理显著促进荔枝幼果脱落，在此过程中LcIDL1基因在果柄离区中表达随脱落加剧而明显上调，处理后3d-4d达到显著水平；此外LcIDL1基因在雄花花柄离区中表达也随雄花衰老和脱落进程逐渐上调。
(2)获得了35S:LcIDL1普通野生型以及ida-235S:LcIDL1和ida-2pAtIDA:LcIDL1花器官不脱落的突变体ida-2异源表达拟南芥株系，并对其花器官脱落进程进行了分析，结果表明荔枝LcIDL1基因在所有转基因拟南芥株系中都得到了超表达，并明显促进花器官提前脱落。
(3)用激光共聚焦显微镜观察转基因和野生型拟南芥花器官离区中BCECF绿色荧光信号情况，发现转LcIDL1基因拟南芥株系花器官离区中绿色荧光出现的早晚和强弱与花器官脱落的表型基本一致，即荧光信号出现越早和强度越大，则花器官越容易脱落。基于有研究表明荧光强度反应离区细胞细胞质的pH碱性化程度，与拟南芥花器官脱落正相关，据此推测LcIDL1基因也具有调控离区细胞质中pH功能。
(4)与野生型拟南芥相比，转LcIDL1基因株系中4个细胞壁水解酶基因(TCH4、GAD4、EXO和EXL1)在花柄离区中的表达显著上调，在ida-2突变体株系中表达均下调，其中EXL1、EXO和GAD43个基因是显著下调。
2.筛选并克隆了荔枝 LcKNOXs转录因子7个，分别命名为 LcKNOX23、LcKNOX82、LcKNOX03、LcKNOX16、LcKNOX53、LcKNOX35、LcKNOX28，其中LcKNOX23与抑制拟南芥花器官脱落的KNAT1/BP和促进番茄花器官脱落的的KD1亲缘关系较近，是调控荔枝果实脱落的关键转录因子，定位于细胞核，对下游基因具有转录抑制活性，它作用机制可能与调节离区细胞质pH变化和抑制细胞壁水解酶基因有关。主要证据如下：
(1)乙烯利(ETH)和环剥去叶(GPD)处理显著促进荔枝幼果脱落，在此过程中LcKNOX23基因在果柄离区中表达随脱落加剧而明显下调，处理后2 d-4 d达到显著水平，与脱落现象一致；此外LcKNOX23基因在雄花花柄离区中表达也随雄花衰老和脱落进程逐渐下调。
(2)获得了35S: LcKNOX23普通野生型以及bp-935S: LcKNOX23和bp-9pAtBP:LcKNOX23花器官提前脱落的突变体bp-9异源表达拟南芥株系，并对其花器官脱落进程进行了分析，结果表明荔枝LcKNOX23基因在所有转基因拟南芥株系中都得到了超表达，并非常明显抑制了花器官脱落。 BCECF染色后结果表明，离区中绿色荧光出现的早晚和强弱与花器官脱落的表型基本一致。
(3)获得了35S:LcKNOX23异源超表达于番茄转基因株系，并比较了去花处理后0 h、4 h、8 h、14 h野生型和转基因番茄花柄脱落率和离区 BCECF染色荧光信号差异，结果表明荔枝LcKNOX23基因能够显著抑制转基因番茄株系中花柄脱落率，离区中绿色荧光强弱与番茄花器官脱落进程较为一致。
(4)以花序外植体切花处理后0 h、4 h、8 h、14 h野生型和转LcKNOX23基因番茄花柄离区为实验材料，利用RNA-seq和qRT-PCR技术，结合生物信息学分析，初步筛选到34个受LcKNOX23调控的下游基因，涉及细胞壁水解酶、激素响应、碳水化合物代谢、氧化/还原、蛋白水解、信号转导、胁迫应答、代谢和膜/转运、转录因子、DNA/RNA/蛋白和未知功能等12大功能类别。