独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是一种产生于植物根部的类胡萝卜素衍生物,自独脚金内酯从棉花根中分离得到以来,其合成、信号转导及生理功能研究取得了重要进展。它们有诸多重要的生理作用,如调控根系和丛枝菌根共生,抑制植物分枝,调控植物开花以及响应非生物胁迫等。MAX2基因是独脚金内酯信号转导途径中的关键基因,编码一类F-box蛋白,MAX2蛋白已显示出调节植物多种生物过程的能力,包括植物结构,光形态发生,衰老和karrikin信号传导,响应非生物胁迫信号等方面。黄瓜作为我国重要的蔬菜作物,干旱、盐等非生物胁迫会严重影响黄瓜的生长发育及品质产量,目前,MAX2基因在黄瓜中的克隆研究鲜有报道,因此,本试验克隆了黄瓜中的MAX2基因,初步探究该基因在干旱、盐胁迫中的分子机制,为CsMAX2基因在黄瓜独脚金内酯信号转导途径中响应非生物胁迫提供了理论依据。本试验结果表明:(1)通过克隆及生物信息学分析对CsMAX2基因编码蛋白质的结构和功能进行预测分析。结果表明,该序列开放阅读框所翻译的蛋白质有715个氨基酸,CsMAX2是一类亲水性蛋白,具有保守的F-box/LRR-repeat结构域,与南瓜中的MAX2基因亲缘关系最近,并且该蛋白与SL合成通路中的D27、CCD7与CCD8等蛋白均有互作关系。启动子分析表明该基因有多个响应非生物胁迫与激素应答的顺式作用元件。(2)利用实时荧光定量PCR技术,对黄瓜不同组织器官及不同胁迫条件下根和叶中CsMAX2基因的表达模式进行分析。表达特性分析表明,CsMAX2在黄瓜的幼茎和幼叶中表达量较高;CsMAX2在黄瓜根与叶中积极响应干旱胁迫诱导上调表达;在盐胁迫条件下,Cs MAX2基因在黄瓜根中上调表达,响应盐胁迫,而叶中表达量下调;ABA处理下,CsMAX2基因只在叶中处理9h时上调表达,其余情况都显示下调表达。结果表明CsMAX2基因参与了对干旱、盐、ABA胁迫的响应过程。(3)通过超量表达CsMAX2基因于拟南芥中,验证了CsMAX2基因对盐、干旱及ABA的响应。将CsMAX2基因构建到植物表达载体pCAMBIA2300上,运用根癌农杆菌介导的花序浸润法进行拟南芥遗传转化,获得T3代阳性植株,进一步通过qRT-PCR技术鉴定转基因植株。对CsMAX2超表达拟南芥#2、#3两株系种子进行干旱(250、300mM甘露醇)胁迫、盐(125、150mM)胁迫、ABA(0.3、0.4μM)处理,比较各株系的萌发率,同时测定了野生型拟南芥和CsMAX2超表达拟南芥的叶绿素和丙二醛(MDA)含量。结果表明,干旱、盐、ABA处理后7天里,超表达拟南芥#2、#3两株系的萌发率都显著高于野生型,增长趋势较明显。CsMAX2超表达拟南芥叶绿素含量高于野生型,丙二醛含量低于野生型,证明CsMAX2超表达株系可以显著提高对干旱和盐胁迫的耐受性。(4)探究干旱及盐胁迫下相关marker基因及脱落酸信号通路部分基因的表达量变化,CsMAX2超表达拟南芥中RD22、P5CS、COR15A、AREB1、DREB1A、RD29A这6个基因在两种胁迫中表达量显著上调,说明CsMAX2基因可能调控了胁迫相关marker基因的表达以响应胁迫应答。脱落酸信号通路基因ABI1、ABI2、ABI4、ABI5、NCED3在盐胁迫中表达量显著上调,干旱胁迫下只有ABI4、ABI5表达量受到抑制,ABI1、ABI2、NCED3上调表达。说明CsMAX2诱导的胁迫耐受性可能部分依赖于ABA信号转导通路。