采后打蜡造成的低氧环境容易加重柑橘果实的无氧呼吸,伴随乙醇和乙醛为主的异味物质快速积累会导致果实风味劣变、货架期缩短。线粒体作为感知环境信号的重要细胞器,在果实中不仅参与了能量合成,而且对果实的品质维持和胁迫应答都具有关键作用。然而,线粒体在采后柑橘果实低氧应答过程中的作用和机理知之甚少。据此,本研究在优化并建立了从不同柑橘中制备高纯度果肉线粒体的基础上,比较了它们的线粒体蛋白组,并利用柑橘果肉进行活细胞成像和线粒体制备,解析了涂蜡诱导的低氧胁迫对柑橘线粒体形态和蛋白组的影响。进一步,以筛选出的Cit12Cys2为切入点,初步解析了其响应低氧胁迫的生物学机制。主要研究结果如下:1.建立了不同柑橘高纯度果肉线粒体的分离纯化体系。以温州蜜柑（Citrus unshiu‘Guoqing No.1’）、椪柑（C.reticulata‘Egan No.1’）、纽荷尔脐橙（C.sinensis‘Newhall’）、沙田柚（C.grandis‘Guiyou No.1’）为实验材料,通过优化匀浆方式、提取缓冲液成分、离心步骤等,最终利用差速离心结合Percoll密度梯度离心从以上4种柑橘果肉中分离得到高纯度线粒体。蛋白印记分析和透射电镜观察均表明制备的线粒体纯度较高,因而为后续高通量表征线粒体功能奠定了方法学基础。2.线粒体能量代谢在不同柑橘间呈现一定保守性,而线粒体氨基酸和脂肪酸代谢在宽皮柑橘和紧皮柑橘间存在显著差异。在制备高纯度果肉线粒体的基础上,利用lable-free定量蛋白组学手段对4个品种的线粒体蛋白组进行了表征,共鉴定到3353个非冗余蛋白,其中在4个品种中均鉴定到的蛋白主要参与了与能量代谢相关的生物学过程,例如三羧酸循环、氧化磷酸化和丙酮酸代谢。与果实品质密切相关的代谢通路也被鉴定到,包括GABA支路代谢和次级代谢物（Vc、生物素、叶酸等）的合成等。另一方面,通过定量蛋白组学分析筛选到522个宽皮柑橘（温州蜜柑和椪柑）和紧皮柑橘（纽荷尔脐橙和沙田柚）之间的差异丰度蛋白（DAPs）。KEGG分析显示这些差异丰度蛋白主要与脂肪酸代谢和氨基酸代谢有关。部分DAPs的线粒体定位进一步通过亚细胞定位实验得到了验证。此外,将柑橘线粒体蛋白组与已发表的其他作物（拟南芥、水稻、马铃薯、玉米）线粒体蛋白组进行了比较,并发现了一些功能未知的线粒体蛋白。综上,本研究建立了线粒体代谢与不同类型柑橘果实贮藏性能间的联系,同时为探究植物线粒体的新功能提供了实验依据。3.线粒体通过形态变化和代谢调节,参与贮藏期果实对低氧胁迫的应答。以伦晚脐橙（Citrus sinensis‘Lane Late’）为实验材料,通过果面涂蜡模拟商业贮藏中的低氧环境,首次在果实中利用活细胞成像研究了线粒体形态在响应低氧胁迫过程中的动态变化。研究发现涂蜡诱导的低氧胁迫强烈促进了线粒体的分裂和碎片化,导致大量点状线粒体的形成。相应地,低氧造成了线粒体膜电势和运动速率的下降,能量水平（ATP和ADP）和辅酶含量（NAD（H）和NADP（H））也在涂蜡果实中有所降低。进一步,分离了涂蜡处理后的果肉线粒体,利用透射电镜观察其超微结构的变化:发现线粒体出现膨胀且形状变得不规则,嵴呈现碎片化甚至无法识别,基质变得澄清;贮藏后期,线粒体膜结构遭到破坏,甚至完全降解。此外,对线粒体蛋白组进行表征,并利用基因共表达网络分析（WGCNA）筛选到167个响应低氧的关键蛋白;KEGG分析表明这些蛋白主要与氨基酸代谢、脂肪酸代谢和有机酸代谢相关。部分低氧响应蛋白的线粒体定位进一步通过亚细胞定位实验得到了验证。代谢物分析表明,涂蜡处理显著诱导了一些厌氧代谢物的积累,例如乙醛、乙醇、琥珀酸和GABA。综上,本研究为线粒体参与果实贮藏过程中低氧胁迫的应答提供了细胞学和蛋白组学方面的实验依据。4.线粒体蛋白Cit12Cys2经低氧胁迫处理后显著上调表达,并通过降低ROS的积累来提高组织对低氧胁迫的抗性。以Cit12Cys2为靶基因,综合利用生物信息学、分子生物学和生理生化等手段解析了Cit12Cys2响应低氧胁迫的生物学机制。q RT-PCR结果表明低氧胁迫可显著上调Cit12Cys2的转录本丰度,生物信息学分析证实Cit12Cys2启动子区存在多个厌氧响应元件,烟草双荧光素酶实验和柑橘愈伤GUS染色实验均证明Cit12Cys2的启动子活性显著受到低氧胁迫的诱导。为表征Cit12Cys2在响应低氧胁迫中的功能,在柑橘愈伤和拟南芥中分别构建了Cit12Cys2的超表达系。低氧胁迫下,愈伤超表达系的H2O2积累量显著低于对照,拟南芥超表达系的生长状态比野生型好,存活率更高。综上所述,线粒体通过触发形态结构、代谢活性、膜电势、运动速率、ATP合成、氧化还原状态、ROS积累、基因表达等不同层面的一系列变化,从而对低氧胁迫做出应答。本研究为深化认识线粒体在果实成熟衰老、品质维持和胁迫响应中的作用提供了理论依据。