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我国是世界梨属(Pyrus L.)植物最主要的起源地之一,梨种类和栽培面积均居世界首位。多种因素的综合作用会影响到梨果实食用品质的高低,其中石细胞的大小和密度是影响梨果实品质的关键因素之一。木质素的合成直接影响到梨中石细胞的分化和形成。钙是梨树不可缺少的微量元素之一,研究发现钙广泛参与到植物体内的生理生化过程,影响组织内酶活性的变化,这里面包含过氧化物酶POD,POD催化木质素单体在细胞壁上的氧化聚合反应,从而调节木质素的合成,影响细胞壁同时也影响了石细胞的形成。本文先对梨果实中参与木质素代谢的过氧化物酶Class Ⅲ Peroxidase基因家族进行生物信息学分析并筛选出关键基因。通过序列比对分析,蛋白序列分析,不同时期梨果实转录组分析绘制基因表达热图,从而筛选出关键基因。本研究从钙离子影响过氧化物酶从而影响木质素形成的角度,采用田间和实验室愈伤组织两种试验方法开展实验。田间试验方法以叶面喷施不同浓度(0.25%,0.5%,0.75%)氯化钙的‘砀山酥梨’为材料,研究钙与梨果实整个生长发育过程中石细胞含量、木质素含量、木质素代谢过程中细胞质过氧化物酶(PODI)和细胞壁过氧化物酶(PODⅡ)的活性变化,关键基因表达模式之间的关系,以及其对成熟果果实品质的影响。通过诱导梨果实(幼果)愈伤组织培养体系,以愈伤组织生长过程为研究对象的方式,对愈伤组织进行不同浓度的钙处理,研究钙离子对过氧化物酶以及木质素的影响。克隆得到关键基因,亚细胞定位验证,定位结果与预测一致。主要试验结果如下:1、本研究通过对梨基因组序列的分析,筛选出1 14个过氧化物酶基因,构成PRX基因家族。这些过氧化物酶基因基于系统发育关系,可以分为12个组;这些过氧化物酶基因不均匀的分布在梨的17条染色体上,一些也会分布在其他scaffold上面;全基因组复制是梨中过氧化物酶基因家族扩大的主要方式。Ka/Ks分析显示大部分复制的PbPRXs都在经历纯化选择;通过果实生长发育过程中的转录组测序所构建的基因表达热图分析,推测某些高表达基因可能在石细胞木质化过程中起主要作用,并采用实时荧光定量PCR对这些高表达基因进行了验证。研究发现梨中PRX基因家族是多基因家族,其中PbPRX2、PbPRX3、PbPRX6、PbPRX17、PbPRX25等基因可能是梨果实中石细胞合成的关键基因。2、以砀山酥梨为试验材料,分析叶面喷施不同水平(0.25%,0.5%,0.75%)氯化钙对砀山酥梨果实石细胞含量、木质素含量、果实成熟品质、不同形态过氧化物酶,过氧化氢含量以及关键基因表达情况的影响。结果表明:喷施氯化钙后的果实中的石细胞含量与木质素含量在整个生长发育过程中是先升高后降低的趋势,并且石细胞及木质素含量与钙离子处理浓度关系较大;适量喷施氯化钙显著增加了成熟果的单果重,纵横径;降低了成熟果的硬度和果实含酸量,提高了梨果实中可溶性固形物含量。结合对果实品质的要求,果树生长情况和生产成本的考虑等因素,在盛花期和幼果期喷施0.5%氯化钙效果最佳。3、以砀山酥梨幼果果肉为试验材料,进行愈伤组织诱导实验。分析继代培养基中不同水平(0.05%,0.25%,0.5%,0.75%)的氯化钙对愈伤组织中木质素含量,POD及过氧化氢含量的影响。结果表明:低浓度的钙离子处理能够降低过氧化物酶的活性,从而抑制木质素单体的氧化聚合,减少木质素。4、以砀山酥梨为试验材料,为了深入研究梨关键PRX基因功能,对带酶切位点的PbPRX6的开放阅读框架(ORF)进行PCR扩增,构建了PbPRX6与绿色荧光蛋白(GFP)融合的植物表达载体p35S-PRX6-GFP。通过荧光显微镜观察植物表达载体在烟草叶片表皮细胞中分布以确定基因在细胞中的定位表达。研究结果表明,PbPRX6基因的重组表达载体定位在细胞膜上。