柑橘是我国第一大水果产业,其中超过90%的果实用于鲜食。作为柑橘果实与外界环境直接接触的最外层屏障,果面蜡质在延缓果实采后失水、改善果面光泽和维持果实内在品质等方面发挥着重要作用。植物表面蜡质具有显著的物种特异性和器官发育的时空特异性,即不同物种或同一物种在不同发育时期或不同器官表面的蜡质组分、形态和生物学功能均存在差异。前期研究已经证实,成熟柑橘果面蜡质主要积累醛类和烷烃类化合物,与模式植物拟南芥及其他农作物（如水稻）有很大差异。目前对柑橘蜡质的研究主要集中在果实发育、成熟及采后贮藏过程中蜡质形态和化学组分变化的描述等方面,而其中具体的生物合成与调控机制尚不明确。故本研究以柑橘主栽品种“纽荷尔”脐橙（Citrus sinensis Osbeck,野生型,WT）及其蜡质缺陷的芽变材料“赣南1号”（突变体,MT）的成熟果实和叶片为材料,系统研究了其表面蜡质中不同碳链长度组分的分布特征,挖掘了关键基因并阐明了其调控机制。主要结果如下:1.Cs KCS20参与柑橘果实表皮C20以上蜡质组分的合成。“纽荷尔”脐橙果实表皮蜡质成分主要为C24-C28脂肪族化合物,与模式植物拟南芥等以C28以上脂肪族化合物为主的蜡质组分明显不同。对比分析WT和MT成熟期果实表皮蜡质成分发现,MT果面C20以上的蜡质组分均显著减少,表明MT果面蜡质中C20以上的超长链脂肪酸（VLCFAs）合成受阻。而对调控蜡质碳链长度分布的β-酮脂酰Co A合成酶（KCS）进行全基因组鉴定及表达量分析表明:甜橙中共有16个KCSs家族成员,9个成员在果实黄皮层中表达（FPKM＞10）,其中Cs KCS20在MT中下调最为显著。该结果表明Cs KCS20很可能是参与柑橘C20以上VLCFAs延伸过程的关键基因之一。烟草瞬时转化实验表明Cs KCS20-GFP和内质网标记蛋白RFP-HDEL共定位于内质网。此外,Cs KCS20异源转化酵母菌株BY4741Δfah1和超量转化拟南芥后证实了Cs KCS20直接负责催化C22和C24 VLCFAs的合成,从而促进了VLCFAs衍生物及下游蜡质的合成。2.Cs MYB96激活Cs KCS20的表达,参与柑橘果实表皮蜡质的合成。WT和MT成熟期果实转录组数据及q RT-PCR分析发现,转录因子Cs MYB96与结构基因Cs KCS20在2018-2020年MT果实黄皮层的表达量均低于WT。烟草瞬时转化实验表明Cs MYB96-GFP和细胞核专一性染料DAPI的信号共定位于细胞核,与其作为转录因子在核中调控相关基因的表达功能一致。通过酵母单杂交、双荧光素酶和凝胶迁移实验进一步证实了Cs MYB96能够直接结合Cs KCS20启动子上的TAACTG等4个顺式作用元件,并直接激活Cs KCS20的表达。Cs MYB96超量转化拟南芥后增加了C29烷烃、C29仲醇和C29酮等主要蜡质成分的含量。以上结果表明,Cs MYB96能够直接激活Cs KCS20的表达,促进柑橘果实表面蜡质的合成。3.Cs CER2和Cs CER26主要负责柑橘C30-C34蜡质组分的合成。对于“纽荷尔”脐橙果实和叶片的表面蜡质组分分析表明:柑橘果实表皮蜡质特异性积累C29及以下的脂肪族化合物,而叶片则主要积累C29以上的脂肪族化合物。该结果表明参与C29以上蜡质组分合成的基因在这两个组织中可能受到了组织特异性调控。在甜橙中,合成蜡质中C28以上碳链长度的CER2-like亚家族共有2个成员,Cs CER2和Cs CER26。为从转录水平全面挖掘可能参与“纽荷尔”脐橙果实和叶片表面蜡质碳链长度分布差异的相关基因,本研究检测了主要负责催化形成C28以上VLCFAs的Cs CER2和Cs CER26,以及参与较短VLCFAs合成的16个KCSs家族成员在“纽荷尔”脐橙果实黄皮层及叶片中的表达情况。结果表明:Cs CER2和Cs CER26在叶片的表达量比果实黄皮层高10倍以上,与叶片中C28以上蜡质组分均显著高于果实表面的碳链分布差异高度吻合。分析Cs CER2和Cs CER26异源转化酵母菌株BY4741Δelo3和超量转化拟南芥后的相关表型表明:Cs CER2及Cs CER26均需与Cs KCS6互作后才具有催化合成C30、C32及C34 VLCFAs的活性,从而参与柑橘蜡质碳链长度分布的调控。综上所述,本研究挖掘了多个参与柑橘蜡质中VLCFAs合成的关键基因,系统地解析了柑橘C20-C34 VLCFAs合成的生化过程及调控机制,为耐贮运柑橘果实的育种及在采后贮运过程中对果面蜡质性能的精准调控提供了重要的理论基础。