黄瓜(Cucumis sativus L.)葫芦科黄瓜属植物,广泛种植于温带和热带地区,是我国的重要蔬菜作物之一,因其丰富的营养价值深受人们喜爱。在农业生产上黄瓜的产量和品质就尤为重要,叶片衰老提前出现将导致其产量和品质下降。叶片早衰严重影响黄瓜的光合作用进程,有机物积累能力下降,强制缩短植株发育周期,加大了营养消耗,进而限制了黄瓜产量和品质,因此延缓植物衰老,为黄瓜在生产中保产保质提供新思路。独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是植物内源信号因子,具有抑制植物分枝、调节叶片衰老,诱导根寄生性种子萌发、调节丛枝菌根共生与根部网络结构、缓解非生物胁迫的伤害等多种生物学功能。本实验通过外源施加SLs类似物GR24处理使黄瓜叶片出现早衰表型以及对SLs生物合成关键基因CsCCD7、CsCCD8的功能研究,为进一步研究SLs调节叶片衰老的分子机制提供参考。本实验具体结果如下:(1)成功克隆黄瓜SLs生物合成关键基因CsCCD7、CsCCD8编码区全长分别为1801bp和1621bp,编码614和545个氨基酸,经生物信息学分析得出,两基因均属于CCDs基因家族;揭示了CsCCD7、CsCCD8及其编码蛋白的特性,二级结构结果表明两种蛋白均含有大量延伸链结构和无规则卷曲;三级结构结果表明,CsCCD7蛋白与己知蛋白质RPE65的三级结构有较高的同源性;同源性分析和系统进化分析显示,CsCCD7、CsCCD8均与同为葫芦科植物甜瓜的CmCCD7、CmCCD8同源性最高;基因启动子顺势作用元件的分析显示,CsCCD7、CsCCD8基因与脱落酸、茉莉酸甲酯、水杨酸等多种激素调节通路相关和光相关顺势作用元件联系密切。(2)外源GR24处理可以加速黑暗下离体黄瓜叶片衰老的进程,亚显微结构观察显示,GR24蘸根处理后移至育苗基质10d的叶片中叶绿体基粒片层开始出现断裂分散,在15d时叶绿体基粒片层结构受损解体,基粒数量减少。同时测定相关衰老生理指标显示叶绿素含量和叶绿素荧光参数Fv/Fm、净光合速率都相对于对照组显著下降,导致光合能力减弱,衰老提前。其中1μM处理效果最为显著,故选定为最终的处理浓度,进行后续实验。(3)经1μMGR24蘸根处理48h后的黄瓜的根、第5叶中CsCCD7、CsCCD8基因的表达量相对于对照组显著上调,其中根部CsCCD7基因最早响应GR24,在处理3h时CsCCD7基因表达量相对于对照组显著上调,而根部CsCCD8和第5叶CsCCD7、CsCCD8基因的表达量在处理24h时才显著高于对照组,说明外源GR24处理可能促使黄瓜内源性SLs含量升高;同时测定GR24处理的黄瓜第五叶片中的衰老相关基因(SGR1、CsPAO、CsPPH)的表达量,结果发现表达量均显著上调,其中CsPAO和CsPPH在GR24处理3h时基因表达量显著上调,应答速度高于叶片中SGR1的表达情况,说明GR24处理可能导致叶绿素加速降解,叶片衰老提前出现。(4)黄瓜CsCCD7、CsCCD8基因在侧根、主根、茎、顶芽、新叶、成熟叶、节间和叶腋处各器官中均有表达,其中侧根和主根的表达量最大且显著高于其他器官,同时叶腋处、顶芽和成熟叶也有较高的表达量水平。经蘸根处理48h后移至土培的黄瓜各组织中CsCCD7、CsCCD8基因表达量基本随时间的推移稳步升高,说明GR24处理对黄瓜中各组织的CsCCD7、CsCCD8基因表达量并非瞬时应答,而是出现持续升高变化。(5)成功构建了CsCCD7、CsCCD8基因的过表达载体,并通过农杆菌介导的遗传转化方式将其转化野生型拟南芥,获得了两基因过表达拟南芥5个阳性株系。经过PCR鉴定和表达量鉴定,转基因结果可靠。CsCCD7、CsCCD8转基因拟南芥在出芽后20、32天时相对于对照组WT提早进入生殖生长阶段,部分叶片并出现黄化表现,其中CsCCD7转基因植株衰老程度最大。说明过表达CsCCD7、CsCCD8基因可以使拟南芥加速衰老。