中文摘要：

黄瓜性型及其稳定性是影响黄瓜高产稳产的关键性状。黄瓜遗传背景狭窄但性型丰富多样是经典遗传学和基因组学尚不能诠释的重要科学问题。表观遗传是在DNA序列不发生改变的情况下基因表达和表型的变化。DNA甲基化是表观遗传的重要机制。某些甲基化受siRNA参与的RdDM途径控制。本项目基于前期核心种质研究，通过MSAP分析了解DNA甲基化与黄瓜性型变化间的相关性。通过对"9930"自交系经不同长短日照处理的甲基化测序构建黄瓜全基因组DNA甲基化图谱，分析DNA甲基化模式，寻找差异甲基化区域（DMR）。利用甲基化特异性PCR检测核心种质差异位点的甲基化状况，结合关联分析找出调控性型多样性和多变性的关键甲基化位点。结合小RNA测序揭示小RNA及小RNA介导的DNA甲基化在黄瓜性别表达及其调控中的作用。项目将从全新角度认识黄瓜性别决定及其调控机制，对相关作物的性型育种及其分子操纵具有重要的理论和实践意义。

结论摘要：

黄瓜是植物性别研究的模式植物，其性别表达受遗传、激素和环境调控，具有不稳定性和可塑性特征。为探明黄瓜性别温光调控的分子机理，本项目首先从不同层面对黄瓜种质资源开展了遗传多样性和遗传结构分析，构建了适用于不同用途的核心种质。对322份表型核心种质的调查发现，绝大部分春播黄瓜植株受苗期低温短日照影响，雌花节率均高；秋播黄瓜植株受苗期高温、长日照的影响，雌花节率普遍降低。然后，我们从DNA甲基化调控和转录后miRNA调控两个表观遗传学角度揭示了光温对黄瓜性型表达的调控机制。（1）DNA甲基化调控经甲基化敏感多态性（MSAP）检验初步发现，光、温对黄瓜茎尖DNA甲基化水平的影响较大。采取全基因组亚硫酸氰盐测序（WGBS）首次获得全基因组甲基化图谱，从单核苷酸水平检测光、温对茎尖DNA甲基化的影响，表明高温和长日照主要影响位于异染色质区域的CHH（H=A/C/T）序列；高温和长日照分别提高和降低DNA甲基化水平。差异DNA甲基化区域（DMR）与24nt siRNA的变化呈显著正向关联，显示光、温通过依赖siRNA的DNA甲基化（RdDM）通路来影响DNA甲基化。光照和温度存在互作，但温度更具决定性。在基因区域特别是含TE的基因区域附近观察到高温诱导的DNA甲基化的显著变化，并导致TE和附近基因表达水平降低。乙烯作为“性激素”，其合成及信号传导的关键基因如ACO、MADS-box、ERBP等的甲基化水平发生了改变，并伴随着基因表达水平的改变。（2）依赖于miRNA的转录后调控小RNA测序从各处理茎尖组织鉴定出366个miRNA，结合降解组测序鉴定46个miRNA的127靶基因。尽管4个miRNA的表达在长日照或高温诱导下发生显著改变，但靶标基因表达水平没发生显著改变。值得关注的是，某些miRNA的靶基因涉及甲基转移酶、乙烯响应调控开花和花芽分化的转录因子、春化和生长发育基因。综上所述，本研究首次通过WGBS、RNA-seq、小RNA-seq以及降解组测序，揭示了光、温影响黄瓜性别表达的表观遗传学机制。该结果将通过正在进行的群体验证进一步得到确认。这些研究发现不仅为黄瓜的高产栽培和遗传改良提供了理论依据，而且为揭示其他植物的性别调控机制提供了新的线索。发表标注论文4篇（SCI 1篇），另1篇中文核心论文已被接收，2篇SCI论文正在撰写或投稿中。培养博士后1名和硕士研究生2名。