黄瓜耐涝相关基因的分离和功能分析

在20世纪后期气候变暖的背景下，我国南方雨涝变化的趋势日益成为关注的热点。黄瓜是我国栽培最普遍的重要果菜之一，根系入土浅、吸收力弱，喜湿但不耐涝。土壤积水条件下会严重影响黄瓜生产。研究黄瓜对涝害的耐/敏反应，鉴定重要的耐涝相关基因，研究这些基因的功能，对于阐明黄瓜耐涝性的分子生物学机理和黄瓜耐涝性的遗传改良与种质创新均具有十分重要的理论意义和应用价值。本项目将研究耐/敏涝黄瓜品种Sub1基因的克隆与表达分析，明确Sub1基因是否可以作为评价黄瓜耐涝性的功能性分子标记； 获得Adh1, Adh2, Pdc, Sus3和 Ramy3D等耐涝相关基因在水淹胁迫处理下的表达特性；采用抑制性消减杂交方法（SSH），结合RT-PCR和Northern blot及RACE技术获得黄瓜对水淹胁迫应答基因表达的时间特性和表达模式。确定水淹胁迫下黄瓜诱导表达基因，推导出黄瓜应答水淹胁迫的信号途径。

本项目通过对6个生态类型40个黄瓜品种进行淹涝胁迫后植株死亡率与生理生化指标的相关性分析和隶属函数分析，综合评价其耐涝性，从中筛选出耐涝性较强的品种。比较了不同耐涝品种和敏涝品种在淹涝及胁迫解除后叶绿素含量、MDA含量、抗氧化系统酶活性，结果表明，耐涝性强的品种不仅仅表现在淹涝条件下激活抗氧化系统，更重要的是胁迫解除后的恢复能力。选用抗涝品种早二N，运用数字基因表达谱技术全面检测淹涝胁迫后的差异表达基因，进一步挖掘耐涝候选基因；在此基础上选取9个涉及不同功能的差异表达基因，用实时定量PCR对数字基因表达谱获得的结果进行验证，结果表明通过数字基因表达谱所获得数据较为可靠。初步明确了与乙烯生物合成及信号传导相关的ERF基因可能与耐涝密切相关。利用黄瓜基因组数据库获得123对ERF基因并参照拟南芥ERF家族的分类方法，将其分为10类，在功能上仅有第7类ERF与耐涝相关,然后利用同源克隆法在早二N中克隆得到CsERF1、CsERF2和CsERF3三个基因的编码区；分析了淹涝后不同时间点这三个基因响应淹涝胁迫的表达差异，结果表明，只有CsERF1基因参与响应淹涝胁迫；进而使用不同浓度琼脂胶模拟低氧环境，发现CsERF1基因的表达量随氧气浓度的降低而升高；结合使用乙烯受体抑制剂1-MCP及乙烯作用促进剂乙烯利，发现该基因能够被1-MCP抑制，乙烯利可以促进该基因的表达，同时控制无氧发酵途径的耐涝标志基因ADH也随着CsERF1基因的表达模式的改变而相应的变化，初步明确CsERF1基因可能是通过控制ADH基因的表达调控发酵途径，从而实现对黄瓜淹涝胁迫的调控