黄瓜的果实长度是决定黄瓜形状和大小的主要因素,也是影响黄瓜产量和商品品质的重要农艺性状。我国是世界上黄瓜种植面积和产量最大的国家,且品种专用化对黄瓜果长的要求逐年提高,如华北鲜食类型黄瓜果长为30～40 cm,华南型黄瓜果长约为20 cm,水果黄瓜果长约为12～15 cm。因此,挖掘和克隆控制黄瓜果长的基因,揭示黄瓜果长的调控机理,对黄瓜品种的果长多样化育种具有重要的理论和应用价值。目前虽通过自然变异群体或果长突变体,挖掘了一些调控黄瓜果长的QTL位点或果长性状相关的控制基因,但只定位和克隆了其中的4个基因,黄瓜果长的分子调控机制的研究依然很薄弱。本研究利用一个与短果性状相关的突变体C2111（暂将其突变基因命名为SF3）,通过精细定位对其候选基因进行图位克隆,并进行了激素含量测定、转录组分析及互作蛋白的筛选等工作。研究结果为黄瓜果长调控及KTN1功能研究奠定了基础。本研究的主要结果如下:1.黄瓜短果性状相关突变体C2111的表型观察与野生型相比,突变体C2111果实长度显著变短,果实橫径则无显著差异。石蜡切片观察显示,突变体子房纵切面细胞大小与野生型基本相同,但细胞数目显著减少。除了果实长度的差异外,C2111的其他器官也表现出差异:如叶片变小、花器官变小、茎变脆、种子变小变圆等。将C2111与野生型杂交,F1植株果长出现分离,其中短果植株约占一半,表明C2111是一个杂合子。在F2群体中,与突变体的杂合子相比,纯合子表型更加剧烈,表现为子房更短、叶片更小、植株变矮等。2.黄瓜短果相关基因SF3的克隆在9930’C2111 BC1和Gy14’C2111 BC1两个群体中进行的短果性状遗传规律分析显示在这两个群体中短果植株与正常果植株的分离比经卡方检验均符合1:1,结合突变体纯合子和杂合子的表型差异,表明C2111的短果性状是由一个半显性基因控制的。进一步利用这两个BC1群体对SF3进行定位,通过5937个单株和19个分子标记最终将SF3定位在7号染色体20715883-20734224的区域,物理距离为18.3 kb。在这个区域内,只包含1个完整的基因Csa V3＿7G032910（CsKTN1,编码微管切割蛋白katanin p60）和Csa V3＿7G032920基因后半部分。克隆两个基因的DNA序列对比后发现,在CsKTN1基因的第5外显子发生了一个碱基C20725952到T20725952的转换,导致CsKTN1氨基酸序列发生S354F的置换。在定位区间内除了该SNP外,其他序列无差异,因此CsKTN1是SF3最可能的候选基因。为了验证该候选基因,利用CsKTN1的非同义突变SNP开发的d CAPS标记在Gy14’C2111 BC1群体中的交换单株中进行连锁分析,发现该标记与交换单株表型共分离。进一步利用该d CAPS标记在132份黄瓜种质中进行位点唯一性分析,结果表明该SNP只存在于突变体中。利用拟南芥的At KTN1敲除植株进行功能互补验证发现过表达黄瓜野生型和纯合突变体的CsKTN1基因都能够恢复拟南芥At KTN1敲除植株的表型;同时在野生型拟南芥过表达黄瓜野生型和纯合突变体的CsKTN1基因,转基因植株也都表型出与过表达At KTN1相似的表型。表明KTN1在拟南芥和黄瓜的功能是保守的,且突变体中CsKTN1的功能是获得型的。q PCR结果显示CsKTN1在黄瓜各个组织器官都有表达,且CsKTN1的转录水平在sf3和CCMC之间无显著差异。3.突变体短果形成与激素含量变化的关联分析为了探讨突变体的短果形成与激素的关系,利用液相色谱与质谱联用测定子房激素含量,结果显示,sf3子房中IAA和GA3含量与野生型相比显著降低,而ZT、ABA和JA含量则无显著差异。外源IAA能部分恢复突变体子房的长度,而外源GA3处理后子房的长度无明显变化。结合转录组分析发现sf3中IAA和GA3含量减少的原因可能分别是由于IAA合成基因Cs YUCCA6的下调表达和GA钝化基因gibberellin 2-oxidases（Cs GA2ox）的上调表达。GUS染色和双荧光素酶活测定表明转录因子Abscisic acid repressor1（CsABR1）能够直接结合Cs YUCCA6和Cs GA2ox8的启动子进而抑制Cs YUCCA6和促进Cs GA2ox8的转录。用CsABR1的CDS序列预测到拟南芥miR169g可能靶向调控CsABR1,在黄瓜基因组中预测到一个可能的miR169g序列,q PCR结果显示在sf3中miR169下调表达了约4倍。进一步通过GFP荧光观察证明miR169g对CsABR1靶点的调控确实存在。4.CsKTN1互作蛋白的筛选和验证亚细胞定位结果显示CsKTN1定位在细胞核和细胞膜。利用酵母文库筛选到CsKTN1的互作蛋白,进一步利用Bi FC证明CsKTN1与β微管蛋白互作。