果实刺瘤是黄瓜（Cucumis sativus L.）重要的外观品质之一。组织学观察发现黄瓜表皮毛和果刺均为多细胞非腺体的柱状结构。黄瓜无毛突变体glabrous(l)(gl1)的茎、叶、卷须、花萼、子房均没有表皮毛，果实表面也没有果刺和果瘤，是研究黄瓜表皮毛及果实刺瘤形成机理的理想材料。遗传分析结果表明无毛基因(gl1)对控制果瘤性状的果瘤基因(Tu)存在隐性上位作用。因此，研究黄瓜表皮毛形成的分子机制有助于探明黄瓜果实刺瘤的形成机制。另外，表皮毛和果刺是由表皮细胞分化而来，而表皮细胞是研究植物细胞分化最好的模型，因此，对黄瓜表皮毛的形成机制的研究有助于丰富植物细胞分化理论。　　 本研究用欧洲温室型黄瓜“壮瓜”与无毛突变体gl1杂交构建了F2群体，利用无毛表型的F2单株为定位群体，进行图位克隆以分离出无毛基因。同时，还利用生物信息学的方法分析了黄瓜中的R2R3MYB，bHLH，WD40-repeat和R3 single repeat MYB基因家族的所有成员，并利用同源进化分析找出黄瓜中可能和表皮毛形成相关的同源基因。为了研究这些同源基因的功能，还进行了拟南芥和黄瓜的遗传转化。研究结果如下:　　 1.共筛选了322对SSR标记，找到了在无毛突变体和壮瓜之间具有多态的SSR标记21个，并将无毛基因gl1定位在3号染色体上的SSR21054和SSR117之间。这两个标记之间的物理距离为3000Kb。根据无毛突变体的基因组重测序信息，在初步定位区间内找到了在双亲之间有多态的2个STS标记和3个CAPS标记。通过对2400棵无毛表型的F2单株进行标记分析，将gl1基因定位在STS-1和CAPS-1之间，物理距离约311K(28801842-29113539)的区间内，共有52个候选基因。通过对候选基因的注释及与拟南芥同源基因的比较分析发现，这52个基因中没有与细胞分裂、细胞周期或表皮细胞命运决定相关的同源基因。所以，黄瓜表皮细胞的分化机制很有可能与拟南芥有不同之处。　　 2.通过数字基因表达谱(DGE)对无毛突变体及其亲本的叶片进行了差异表达基因分析。与亲本相比，在无毛突变体叶片中表达量下调的基因365个，上调的基因139个。其中差异倍数在20倍以上的基因共57个。GO功能富集分析表明，这些差异表达基因主要参与代谢作用、细胞过程、刺激应答、及细胞机构合成等相关生物学过程。　　 3.在黄瓜全基因组中，利用BlastP的方法分析了R2R3MYB，bHLH，WD40-repeat和R3 single repeat MYB基因家族，分别找到了46个R2R3MYB基因，138个bHLH基因，191个WD40-repeat基因及1个R3 single repeat MYB基因。利用同源进化分析找到了拟南芥中TTG1，MYC1和TRY的同源基因，分别命名为CsTTG1，CsMYC1和CsTRY。另外，黄瓜的R2R3MYB基因家族中没有与表皮细胞命运决定相关的基因，但找到了一个与拟南芥GL1同源性最高的R2R3MYB基因，命名为CsGL1-like(CsGL(1)L)。序列分析表明，CsGL1L，CsMYC1， Cs TTG1及CsTRY的CDS长度分别为783bp，1956，1002和249bp，分别编码260，651，333和82个氨基酸。　　 4.为了分析CsGL1L，CsMYC1， CsTTG1及CsTRY的亚细胞定位情况，分别构建了CsGL1L，CsMYC1， CsTTG1及CsTRY与GFP的融合蛋白。共聚焦结果显示CsGL1L，CsMYC1， CsTTG1及CsTRY均定位在洋葱表皮的细胞核中。　　 5.组织特异性分析结果表明，CsGL1L, CsMYC1， CsTTG1及CsTRY在黄瓜的各组织中均有不同程度的表达。其中CsGL1L主要在果实中表达，CsMYC1在根、茎、叶、花和果实中表达量均较高，只在卷须中表达量较低。CsTTG1在各个组织器官中表达量均较高。CsTRY主要在叶片，根和卷须中表达量高，在茎、雄花和果实中表达量较低。　　 6.为了分析CsGL1L，CsMYC1，Cs TTG1及CsTRY的功能，分别构建了这四个基因的过表达及RNAi载体。拟南芥的遗传转化实验表明，在拟南芥gl1突变体中过表达CsGL1L没有恢复gl1突变体有毛的表型。在野生型拟南芥Co(l)中分别过表达CsGL1L和CsMYC1可以使转基因植株莲座叶上的表皮毛数量显著增加，但过表达CsTTG1后，转基因植株莲座叶上的表皮毛数量与野生型相比没有明显的变化。　　 7.为了进一步分析CsGL1L，CsMYC1， CsTTG1及CsTRY在黄瓜中的功能，利用农杆菌侵染法进行了黄瓜的遗传转化。目前已经分别得到1棵HB-TTG1和2棵HB-CsMYC1的转基因植株。对过表达CsTTG1的转基因植株表型分析结果表明，转基因植株的花托和叶片上的表皮毛数量和长度均显著高于对照。转基因植株的果实上的刺瘤数量明显高于对照且出现了明显的棱。