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南瓜[Cucurbita moschata（Duch.ex Lam.）Duch.ex Poiret]作为瓜类作物最常用的嫁接砧木之一,在设施栽培中具有广泛的应用。低温胁迫是瓜类作物栽培最主要的限制因素,影响产量和品质。因此,发掘南瓜砧木抗冷功能基因以及研究其提高植株耐冷性的机制有助于促进瓜类砧木育种和作物嫁接栽培。本课题前期研究中,通过挖掘低温胁迫下西瓜/南瓜嫁接转录组数据发现多个基因参与低温逆境响应,其中在低温处理12 h时,西瓜接穗中检测到来源于南瓜砧木的CmRCC1[Regulator of chromosome condensation（RCC1）family with FYVE zinc finger domain]和CmHVA22（HVA22-like protein）基因mRNA,表明CmRCC1和CmHVA22基因可能在调控西瓜接穗耐冷性中发挥功能。此外,许多文献报道RCC1和HVA22基因参与了植物对外界环境胁迫的应答,在多种非生物胁迫和激素处理过程中发挥重要作用,但是目前关于RCC1和HVA22基因响应低温胁迫作用机制的报道还比较匮乏。为了探究南瓜CmRCC1和CmHVA22基因在低温下的作用机制,我们以‘青研1号’南瓜、‘97103’西瓜（Citrullus lanatus）和本氏烟草（Nicotiana benthamiana）为实验材料,开展南瓜CmRCC1和CmHVA22基因响应低温的功能机制的相关研究。主要研究结果如下:1、南瓜CmRCC1和CmHVA22基因对低温的时空响应。以‘青研1号’南瓜为材料,利用qRT-PCR技术检测在4℃/4℃、12 h/12 h光周期条件下,南瓜根茎叶中CmRCC1和CmHVA22基因的表达量变化。结果显示:在南瓜的叶和茎中,CmHVA22和CmRCC1基因的表达量随着低温处理时间的延长持续增加;在南瓜的根中,CmRCC1基因的表达量在低温处理3 h时增加,在24 h时表达量达到4.57倍。CmHVA22在南瓜根中的表达量呈先上升后下降的趋势,且在低温处理6 h时到达峰值,说明CmHVA22和CmRCC1基因可能参与南瓜对低温胁迫的早期响应。2、CmRCC1和CmHVA22基因在根系发育中的功能。首先以本氏烟草为实验材料,CmRCC1超量表达株系的根系直径和体积显著高于野生型,且根系重力角较野生型明显增加;CmHVA22过表达株系根系的长度、面积和体积显著高于野生型。另外,利用南瓜发根技术获得CmRCC1基因编辑和超量表达材料,CmRCC1超表达植株根系与对照相比,根系重力角和直径明显增大,侧根数显著减少,而CmRCC1基因编辑和对照相比没有显著差异。通过酵母双杂点对点验证和萤光虫荧光素酶互补实验表明,CmRCC1蛋白通过与CmLAZY1（LAZY1/LAZY1-LIKE）蛋白互作,诱导生长素极性运输因子PIN3的表达进而调控根系构型;CmHVA22蛋白通过与CmRHD3（ROOT HAIR DEFECTIVE 3）蛋白互作,诱导生长素极性运输因子PIN2和PIN3基因的表达调控植物根系发育。3、CmRCC1和CmHVA22基因低温抗性调控功能鉴定。首先以转基因和野生型烟草为实验材料进行低温抗性评价,冷害表型、叶绿素荧光参数和丙二醛含量结果均表明,CmRCC1和CmHVA22基因超量表达烟草提高了其耐低温性,且CmRCC1基因在低温抗性调控中的功能更为显著。另外,利用南瓜发根转基因材料进行低温抗性评价,在低温处理24 h时,南瓜CmRCC1超量表达和空载转化根系的丙二醛含量与对照相比分别增加42.6%和82.6%,电导率与对照相比分别增加4.33%和15.24%,但是CmRCC1基因编辑根系在低温处理前后的丙二醛含量和电导率变化与空载对照相比无显著差异。上述研究表明CmRCC1和CmHVA22基因均可以提高植物的耐低温性。4、南瓜砧木CmRCC1和CmHVA22 mRNA长距离转运分析。利用转基因烟草与野生型嫁接,当CmRCC1超量表达本氏烟草（Ox CmRCC1）做接穗时,通过q RT-PCR检测到低温下其野生型（WT）砧木中CmRCC1的表达量与对照（WT/WT）相比有所增加,表明CmRCC1可能可以响应低温从接穗转运至砧木;而RT-PCR和q RT-PCR的结果均无法判断CmHVA22 mRNA在低温下的长距离转运。上述实验旨在探究CmRCC1和CmHVA22基因在南瓜砧木提高耐低温性中的作用和调控机制。该研究不仅为今后南瓜砧木抗冷育种工作提供重要的基因信息,而且解析了CmRCC1和CmHVA22基因通过根系构型改善南瓜砧木低温抗性的分子机制,有助于推进南瓜砧木在瓜类作物嫁接栽培中的应用。