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葫芦素C(Cucurbitacin C,CuC)是一种高度氧化的三萜类植物次生代谢产物,于1954年在黄瓜叶片中被发现。该物质可以帮助黄瓜植株抵抗病原菌和昆虫或食草动物的摄食,也是造成黄瓜果实苦味的原因。某些品种的黄瓜在遭受到不利的环境刺激时,CuC可被诱导合成。此外,CuC具有治疗慢性肝炎,提高免疫力等潜在的药用价值。由于CuC对黄瓜食用品质的影响,以及对人类有益的药理学作用,其合成调控和分离纯化的研究被广泛关注。在植物体内,H2S信号帮助植物抵抗多种生物和非生物胁迫的功能已有大量报道,但其调节次级代谢物合成的作用机制以及信号通路仍需要进一步的研究。本研究以黄瓜9930为实验材料,重点探讨在低温胁迫下H2S对CuC合成调控的分子机制,主要的实验结果如下:1、4℃处理12 h提高黄瓜叶片的H2S含量,H2S产生速率,以及H2S生成酶编码基因CsaLCD(Csa2G034800.1),CsaDES1(Csa1G574800.1)和CsaDES2(Csa1G574810.1)的表达。2、4℃或外源H2S处理上调黄瓜CuC合成酶编码基因的表达和CuC含量;亚牛磺酸(HT,H2S清除剂)预处理缓解4℃处理对CuC合成的诱导作用。调节CuC合成酶基因表达的bHLH转录因子His-Csa5G156220和His-Csa5G157230在体外可以被H2S巯基化修饰。Csa6G088690编码CuC合成的关键酶,EMSA结果表明,巯基化修饰后的His-Csa5G156220和His-Csa5G157230蛋白与Csa6G088690启动子的结合活性增强。3、H2S处理可以延缓疫霉菌侵染黄瓜叶片后菌斑的扩散速度。此外,H2S处理还可以提高黄瓜L型凝集素受体激酶6.1(LecRK6.1)和病程相关蛋白几丁质酶(Chitinase)、葡聚糖酶(Glucanase)编码基因的表达。综上所述,H2S气体信号分子通过巯基化修饰Csa5G156220和Csa5G157230转录因子,提高葫芦素C合成酶基因的表达,参与低温胁迫引起的黄瓜CuC升高;H2S提高CuC含量和抗病相关基因的表达,提高黄瓜对疫霉病的抵抗。本文从分子生物学的角度探究H2S调控次级代谢物合成的机制,为H2S信号分子参与植物对生物胁迫抵抗提供实验证据,也为H2S及其相关制剂作为作物抗病激活剂的开发和应用提供依据。