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自噬是一种存在于真核生物当中进化保守的分解代谢过程,在这过程中,自噬对细胞内受损蛋白及细胞器进行降解并对细胞内物质进行循环再利用。当细胞发生程序性死亡时,自噬在降解死亡细胞组分时发挥积极作用。自噬既能促进病原菌所引起的防御相关过敏性细胞死亡,又能限制不必要的细胞死亡和疾病传播,这种精准调节对植物免疫反应有很重要作用及意义。自噬最早在酵母中研究,随之在动物中研究比较细致,但在植物中的研究还处于早期阶段,目前在拟南芥、大豆、水稻和玉米等植物中发现自噬基因。黄瓜自噬相关基因的研究尚无报道。本研究在全基因组水平上筛选并鉴定出黄瓜20个自噬基因家族成员,对该20个家族成员的结构特征及系统发育关系等信息进行分析,并对20个基因在2种激素诱导处理及3种胁迫处理下的表达进行分析。从中选取基因CsATG8c和CsATG8e构建过表达载体转化拟南芥,分析基因的功能,为揭示自噬在黄瓜生长发育抵抗逆境胁迫中的作用奠定基础。实验结果如下:1.采用生物信息学分析技术,在黄瓜基因组中共鉴定出20个ATG（自噬相关基因）基因。数量比水稻、烟草和玉米中少。与酵母中的自噬基因只具有单个拷贝不同,黄瓜自噬基因既有单拷贝也有多个拷贝,如ATG8基因,在烟草、拟南芥和大豆中分别有5、9和11个拷贝。在黄瓜中有6个拷贝。20个CsATG蛋白序列的长度为87-1940个氨基酸不等,分子量从9到215kDa不等,预测的等电点从4.81到9.77不等。20个自噬基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,并且在其中共找到20个预测的motif。除此之外,还系统的分析了该家族基因的结构、共线性、系统发育等生物学信息。2.用10 mmol/L SA和0.2%MeJA滴加叶片进行激素诱导处理、用200 mmol/L NaCl、20%PEG6000和黑暗对黄瓜根、茎和叶进行盐、干旱和碳饥饿胁迫处理。qRT-PCR表达结果显示,16个CsATG基因受激素SA处理诱导表达,16个CsATG基因受激素MeJA处理呈现下调表达。碳饥饿胁迫下,20个CsATG基因在叶中呈现诱导表达。高盐胁迫下,10个CsATG基因在根中呈现诱导表达。干旱胁迫下,16个CsATG基因在根中呈现诱导表达。还发现碳饥饿胁迫6h时,20个CsATG基因中的大部分基因在黄瓜根、茎和叶中的表达量最高,这说明其在营养饥饿耐受中具有潜在作用。3.从20个黄瓜自噬相关基因中选取CsATG8c和CsATG8e,运用克隆技术对这两个自噬基因进行编码区全长序列的克隆并进行生物信息学分析。结果显示,CsATG8c基因位于黄瓜的5号染色体上,cDNA全长为356bp,蛋白的氨基酸数目为118个,编码蛋白分子量为13689.82Da,理论pI值是8.71,总原子数为1954,不稳定系数为35.39,脂肪系数为85.93。CsATG8e基因位于黄瓜的6号染色体上,cDNA全长为371bp,蛋白的氨基酸数目为123个,编码蛋白分子量为13721.89Da,理论pI值是9.33,总原子数为1961,不稳定系数为40.39,脂肪系数为93.58。通过NCBI BlastX比对测序结果显示CsATG8c和CsATG8e都属于UBQ超家族。4.CsATG8c和CsATG8e基因转化拟南芥:构建了黄瓜ATG8c和ATG8e基因超表达载体,运用农杆菌介导的浸花法将质粒转入到野生型拟南芥植株当中,得到CsATG8e转基因拟南芥植株T1代种子。