F和M基因对黄瓜花性型决定的调控机制

According to several sex types of flowers, cucumber (Cucumis sativus L.) serves as a model to research the development of plant flower. The cloning of F and M as sex-determined genes shows the mechanism of sex determination more clarity, but there are many questions need to be tested on the pathway, such as the details of ethylene signal pathway for sex determination, what genes were regulated by ethylene to make floral apices sex differentiate and develop. In this project, near-isogenic lines of F and M would be used for transcriptome analysis to screen the key genes, which determinate flower sex type through the comparing along near-isogenic lines, bioinformation analysis, real-time qRT-PCR, RNA hybridization in situ, RNAi and genetic transformation. The genetic regulation system would be explored to discovered the mechanism of sex determination in cucumber.

黄瓜(Cucumis sativus L.)花存在多种性别分化类型，是研究植物花发育分子生物学较理想的模式植物。黄瓜花性型控制基因F和M已成功克隆，使黄瓜花性型决定机制逐渐明朗，但其中还有许多环节尚未知或需要进一步验证，如性型决定的乙烯信号传递的具体过程，特别是哪些基因受该乙烯信号的调控从而引起花芽原基的性别分化的发生与维持。本项目将利用F和M基因的近等基因系材料，进行转录组分析，通过近等基因系间的平行对比和生物信息学分析，以及实时定量RT-PCR、RNA原位杂交、RNAi分析和遗传转化验证，期望获得黄瓜花性型决定发育过程的相关基因，探索其中的遗传调控网络，进一步完善黄瓜花性别决定机理。

黄瓜(Cucumis sativus L.)花存在多种性别分化类型，是研究植物花发育生物学较理想的模式植物。黄瓜花性型控制基因F、M和A已成功克隆，使黄瓜花性型决定机制逐渐明朗，但其中还有许多环节尚未知或需要进一步验证，如性型决定的乙烯信号的传导途径，哪些性型相关基因受乙烯信号调控，引起花芽原基的性别分化与发育。本项目利用F和M基因的近等基因系材料，进行转录组分析，期望获得黄瓜花性型决定发育过程的相关基因，探索其中的遗传调控网络。我们通过同源克隆获得黄瓜乙烯信号转导途径中3个关键成员基因CsCTR1、CsEIN2和CsEIN3，进行了表达模式和功能分析。利用黄瓜高密度遗传连锁图谱，对第一雌花节位（First female flower node, FFFN）、雌花率（Female flower ratio, SEX）和早花（Early Flowering，EF）性状进行了QTL分析。第一雌花节位性状检测到一个QTL，FFFN6.1（R2 =9.4%），位于第6染色体。雌花率性状检测出两个QTL，SEX3.1（R2=6.5%）和SEX6.1（R2=14.0%），分别位于第3和第6染色体。早花性状共获得6个QTL， EF3.1-1（R2=11.4%）、EF3.1-2（R2=10.1%）、EF5.1（R2=9.1%）、EF6.1（R2=9.2%）、EF6.2（R2=13.8%）和EF7.1（R2=13.2%），分别在第3、5、6、7号染色体上。通过 F 和 M 基因近等基因系材料的花芽转录组分析，筛选黄瓜花性型决定和发育过程的相关基因，鉴定出一批与不同性型花发育密切相关的MADS-box与ERF家族基因，以及F、M、A、CsWIP1基因，并通过RT-qPCR 方法分析了差异基因在不同花性型花芽各发育时期的表达情况，提出性别决定关键基因F、M、A和CsWIP1以及其他性型相关基因的作用模式，揭示了黄瓜花性型分化与发育中关键基因的功能与调控关系，进一步完善了黄瓜性别决定机理。