棉子糖家族寡糖(Raffinose family oligosaccharides, RFOs)在植物遭遇逆境胁迫时积累,可作为渗透保护剂、氧自由基清除剂或脱水保护剂缓解胁迫伤害。RFOs同时又是某些高等植物光合产物的主要运输形式,这些植物通常被称为RFOs运输型植物。目前关于RFOs在蔗糖运输型植物胁迫反应中的积累机制研究较多,但关于RFOs运输型植物受到逆境胁迫后RFOs如何代谢的研究却很少。黄瓜(Cucumis sativus L.)是一种具有重要经济价值的RFOs运输型植物,栽培过程中经常会遭遇低温等各种逆境胁迫。肌醇半乳糖苷合成酶(EC 2.4.1.123)是催化RFOs合成的关键酶,αα-半乳糖苷酶(EC 3.2.1.22)是催化RFOs分解的关键酶,编码这两种酶的基因在黄瓜基因组中均以多拷贝存在。RFOs在黄瓜体内身兼两种功能：逆境保护和同化物运输载体。上述基因家族中的不同基因在合成和分解这两类RFOs时是否存在功能上的分工以及不同的亚细胞分布尚不清楚。为此,本研究以黄瓜叶片为材料,研究低温胁迫及温度恢复过程中黄瓜叶片RFOs的积累和分解过程、相关酶基因的表达和活性变化及其亚细胞分布,以期探明RFOs在黄瓜低温胁迫反应中的代谢过程。结果如下：1.低温胁迫后,黄瓜叶肉细胞内蔗糖、肌醇半乳糖苷、棉子糖、水苏糖含量上升,恢复常温后上述糖的含量逐步恢复至正常水平。各种可溶性糖的亚细胞分布为：蔗糖主要分布于细胞质和叶绿体中,肌醇半乳糖苷主要分布于细胞质中,棉子糖在细胞质、叶绿体和液泡中均有分布,水苏糖和半乳糖则主要分布于液泡中。相关酶的亚细胞分布为：酸性αα-半乳糖苷酶主要分布于液泡,碱性a-半乳糖苷酶在叶绿体和细胞质中均有分布,而肌醇半乳糖苷合成酶、棉子糖合成酶和水苏糖合成酶主要分布在细胞质中。上述糖和酶的亚细胞分布表明低温胁迫后黄瓜叶肉细胞叶绿体内的棉子糖以及液胞内的棉子糖和水苏糖均在细胞质内合成,然后再运输至叶绿体或液胞中。2.肌醇半乳糖苷合成酶(Galactinol synthase, Gol S)在低温诱导时酶活性逐渐上升,温度恢复时逐渐下降。在4种GolS基因中,GolSⅡ和GolS Ⅲ基因在低温诱导第3天时开始表达,在低温恢复过程中表达量下降且变化显著,而GolS Ⅰ和GolS Ⅳ表达在温度处理期间变化不显著,表明黄瓜GolSⅡ和GolS Ⅲ受低温诱导表达,在抵御低温胁迫过程中起重要作用。棉子糖合成酶基因表达和酶活性在低温处理后上升,温度恢复后下降,与棉子糖含量变化一致,但水苏糖合成酶基因表达和酶活性在温度处理期间变化不显著。3.酸性α-半乳糖苷酶Ⅰ和Ⅱ在低温诱导和温度恢复时表达变化不显著,酸性α-半乳糖苷酶Ⅲ在恢复常温后开始表达。亚细胞内酶活性检测表明,原生质体及液泡内酸性α-半乳糖苷酶在温度恢复时酶活性均显著升高。上述结果表明黄瓜酸性α-半乳糖苷酶Ⅲ在恢复常温后液胞内RFOs分解过程中起重要作用。4.黄瓜碱性α-半乳糖苷酶Ⅱ和Ⅲ在低温诱导时表达降低,温度恢复时表达逐渐升高,碱性α-半乳糖苷酶Ⅰ的表达在温度处理期间变化不显著。亚细胞内酶活性检测显示,原生质体及叶绿体内碱性α-半乳糖苷酶在低温诱导时酶活性降低,温度恢复时酶活性升高。表明在黄瓜碱性α-半乳糖苷酶Ⅱ和Ⅲ在恢复常温后细胞质和叶绿体内RFOs分解过程中起重要作用。5.运用RT-PCR等技术,成功构建4种α-半乳糖苷酶-EGFP绿色荧光蛋白融合表达载体,可用于后期开展亚细胞定位研究。