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黄瓜(Cucumis sativus L.)是设施主栽蔬菜之一,嫁接是增强抗性、提高产量的重要农艺技术。果实表面蜡粉多少是黄瓜商品品质的重要内容,但关于黄瓜果面蜡粉形态结构及蜡粉形成的分子机制研究较少。本研究选用脱蜡粉能力不同的砧木南瓜嫁接黄瓜,土壤栽培与水培相结合,通过石蜡切片、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)技术观察果面蜡粉结构特征及其形成过程,利用数字基因表达谱技术(DGE)和实时荧光定量技术(qRT-PCR)筛选果皮中与蜡粉形成相关基因并研究其表达特性,以期从细胞和分子水平上揭示黄瓜果面蜡粉形成的可能机理。主要结果如下:1.不同类型南瓜砧木嫁接同一品种黄瓜,果面蜡粉量和果皮硅含量均存在显著差异,脱蜡粉能力弱的南瓜砧木(‘黑籽南瓜’和‘3225’)嫁接的黄瓜,果皮硅含量较高,果面蜡粉较多,而脱蜡粉能力强的南瓜砧木(‘黄诚根2号’和‘3212’)嫁接的黄瓜,果皮硅含量较低,果面蜡粉较少;黄瓜果面蜡粉量与果皮硅含量呈显著正相关;增加根部硅营养,黄瓜果皮硅含量和果面蜡粉量均显著增加。2.黄瓜果面蜡粉是由子房或果实的外果皮细胞垂直于皮面分裂而成,先进行不均等的垂周分裂,形成蜡粉基细胞、柄细胞和球状体原始细胞,柄细胞继续垂周分裂,形成由1~4个扁平或长形细胞构成的柄部,而球状体原始细胞经过垂周和平周分裂,分化出细胞数目不等、形状各异的蜡粉球状体;黄瓜果面蜡粉密度前期较高,开花后伴随果实膨大迅速减小;根据柄部和球状体细胞特征,可将蜡粉分为4种类型。3.自根黄瓜和脱蜡粉能力弱的南瓜砧木(‘黑籽南瓜’和‘3225’)嫁接黄瓜,蜡粉表面粗糙,硅化层较厚且破裂较严重,球状体细胞的角质层、胞间层、初生壁、次生壁较厚;脱蜡粉能力强的南瓜砧木(‘黄诚根2号’和‘3212’)嫁接黄瓜,蜡粉表面光滑,硅化层较薄且破裂较少,球状体细胞的胞间层、初生壁和次生壁较薄。蜡粉形成初期的球状体细胞内,内质网、线粒体和高尔基体较少,细胞核和液泡体积较小;此后内质网、线粒体数量增加,液泡体积增大,并出现细小的胞间连丝;成熟蜡粉的球状体细胞内,含有大量完整的内质网、线粒体、高尔基体和溶酶体,胞间连丝增粗,数目增多。4.经不同砧木嫁接和硅营养浓度处理,构建了黄瓜果皮的基因表达谱,并从中筛选出3274个差异表达基因(DEGs);通过同源进化分析,得到果皮的CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2三个硅转运蛋白基因;黄瓜果皮硅转运蛋白基因CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2表达受嫁接砧木的影响,利用脱蜡粉能力弱的南瓜砧木嫁接,CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2表达量较高,利用脱蜡粉能力强的南瓜砧木嫁接,CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2表达量则较低;花后3~5天,CsLSi1、CsLSi6和CsLSi2基因表达量较高。