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在植物中,约80%的被子植物具有两性花(完全花),其余近一半为雌雄异花同株,另一半是雌雄异株。黄瓜由于其花性型的多样性,成为研究植物花发育与进化的理想模型。黄瓜植株每个节位的叶腋处均有花芽分化,按花性型可分为全雌株、两性株、全雄株等。近年来,早期由Perl-Treves等提出的遗传模型中控制黄瓜花性型决定的关键基因F、M和A,已先后被克隆。有趣的是这三个基因均编码乙烯合成中的限速酶ACC合成酶(ACS),这说明黄瓜花芽性别分化与乙烯代谢与信号传导密切相关。在后续的研究中,研究者试图回答的问题集中与两个方面,一是为什么在葫芦科演化过程中乙烯信号被选择具有控制单性花发育的功能,二是乙烯信号如何调控相对保守的MADS-box基因调控单性花的发育。黄瓜花发育过程中,花芽第六时期被普遍认为是雌雄蕊原基分化的决定时期。在该时期,雄蕊是否正常发育是决定花性别的关键。为研究此问题,我们通过不同基因型近等基因系(NIL)构建,以及花芽转录组测序分析,筛选出CsERF31和CsERF39两个ERF1-like基因,并初步证实其在抑制雌蕊促进雄蕊发育过程中可能起着关键作用。基因表达分析结果显示,CsERF31和CsERF39在FFMMAA基因型材料中特异高表达(相比于ffMMAA和FFmmAA材料),且只在雌花芽发育初期(1-2mm)特异高表达。同时,两个基因均响应乙烯相关激素,即乙烯利诱导其表达,硝酸银和AVG(艾维激素)抑制其表达。据此我们推测这两个基因在雌花芽分化过程中其重要作用。通过遗传转化,我们将这两个基因分别过表达于拟南芥(Arabidopsis thaliana)和烟草(Nicotiana benthamiana)。在转基因拟南芥中,CsERF31过表达植株表现为整体发育异常,少数低表达株系可开花但种子不能发芽。CsERF39表型为生长缓慢,晚花,节间变短等表型,但可育且种子可发芽。转基因烟草中,CsERF31和CsERF39过表达株系表象相似,均为整体生长缓慢,节间变短,且T0代植株生长4个月不开花。根据以上转基因植株表型,我们推测两个ERF基因均使植株出现较严重的生长抑制现象,且抑制花器官形成,所以其在黄瓜雌花芽发育初期特异表达可能具有抑制雄蕊的功能。M基因被普遍认为通过抑雄促雌来起始黄瓜雌花芽分化。通过酵母单杂交(YlH)和凝胶电泳迁移实验(EMSA),我们鉴定出CsERF31和CsERF39均可以结合M启动子区的ERE-box,CsERF31和CsERF39也可以结合CsERF39启动子区的GCC-box。通过转录激活实验(Dual-LUC和启动子GUS活性检测),我们发现CsERF31和CsERF39可以转录激活M和CsERF39的启动子。综上,我们推测在黄瓜花芽分化过程中,CsERF31响应乙烯信号并激活CsERF39,大量表达的CsERF31和CsERF39激活M,形成"ERF-M-C2H4-ERF"循环放大乙烯信号,产生花芽局部高内浓度乙烯(信号)起始雌花分化。