黄瓜果实膨大生长相关基因CsEXP10对植物激素的应答

Cucumber (Cucumis sativus L.) is one of the most popular vegetables under protected cultivation conditions. A low fruit set has been a serious problem in agricultural production, especially under protected cultivation conditions because of low temperature, low light and the lack of male flowers. Hormones play key roles in fruit set and expansion by regulating the expression of plant cell wall-loosening proteins to promote cell division and expansion. Expansins are the cell wall-loosening proteins that induce stress relaxation and extension of plant cell walls, which are widespread in the growing organization and ripening fruits. CsEXP10 has been identified in cucumber young fruit after pollination, and has a key role in the process of fruit set and expansion. Hormonal regulation of CsEXP10 has not been well investigated in early fruit development. In the next work, hormones concentrations and expression of CsEXP10 gene in developing cucumber are examined. The results may have important scientific significance to indicate that one hormone or several hormones together control the expression of CsEXP10 to initiate cucumber fruit set and early development after pollination.

黄瓜（Cucumis sativus L.）为重要的设施蔬菜，在农业生产特别是设施栽培中，经常会受到阴雨天气、低温弱光或缺少雄花等因素的影响授粉受精不良，不能正常座果和膨大，最终导致果实败育。普遍认为，果实发育与植物激素关系密切。植物激素通过调控细胞壁蛋白基因表达来诱导细胞分裂和膨大，进而促进果实正常发育。扩张蛋白（Expansin）就是能使植物细胞壁松弛的、非酶类的活性细胞壁蛋白，普遍存在于正在生长的组织和成熟的果实中。CsEXP10基因是申请人首次鉴别到的黄瓜果实膨大生长相关基因，激素调控该基因表达、参与黄瓜果实发育的作用机理，目前还不明了。本项目拟通过研究激素和CsEXP10基因表达的关系，揭示CsEXP10基因应答激素调控、参与黄瓜果实座果及膨大生长进程的作用模式，进一步解析CsEXP10基因表达与果实座果及膨大生长的关系，为深入研究黄瓜果实发育的分子调控机理提供理论指导。

果实发育与植物激素关系密切。植物激素通过调控细胞壁蛋白基因表达来诱导细胞分裂和膨大，进而促进果实发育。扩张蛋白（Expansin）是一类能使植物细胞壁松弛的、非酶类活性细胞壁蛋白。CsEXP10基因是申请人首次从黄瓜幼果中鉴别到的扩张蛋白基因，激素调控该基因表达、参与黄瓜果实膨大的作用机理目前还不明了。本项目研究了CsEXP10基因的表达特性，分析了CsEXP10基因表达与黄瓜果实膨大的关系；研究了CsEXP10基因表达与黄瓜果实内源激素含量的关系；研究了外源IAA处理、GA3处理对黄瓜果实膨大、内源激素含量、CsEXP10基因表达及生理特性的影响。该项目揭示了内源激素、CsEXP10基因表达、黄瓜果实膨大三者之间的关系，丰富了黄瓜果实膨大的分子机理，为黄瓜单性结实遗传改良提供理论依据。主要研究结果如下：.1. 以黄瓜高代自交全雌系Cs0601为试验材料，研究了黄瓜果实膨大规律，明确了授粉后第4 d是该黄瓜品系果实膨大启动的关键时期；.2. 研究了CsEXP10基因的表达特性，分析了CsEXP10基因表达与黄瓜果实膨大的关系，发现CsEXP10基因表达与黄瓜果实膨大密切相关，并且授粉可以刺激CsEXP10基因的表达、促进果实膨大。.3. 研究了CsEXP10基因表达与黄瓜果实中内源激素含量的关系，发现CsEXP10基因表达与黄瓜果实中的IAA含量正相关，与GA3和ABA含量负相关。.4. 研究了外源IAA处理、GA3处理对黄瓜果实膨大、内源激素含量、CsEXP10基因表达及生理特性的影响，发现外源IAA处理、GA3处理增加了果实中的内源GA3含量，降低了内源ABA含量，增加了果实中的GA3/ABA，降低了果实中的IAA/ABA，同时也降低了CsEXP10基因的表达量。这说明CsEXP10基因表达可应答外源IAA和GA3调控，且其表达量与果实中的内源IAA、GA3、ABA含量平衡有关。