在茎尖分生组织（Shoot Apical Meristem,SAM）中,CLV3-WUS反馈调节机制精准地维持着分生组织中干细胞的增殖与分化之间的平衡。细胞核内的转录因子WUS促进干细胞标记基因CLV3的表达,维持干细胞特性;而CLV3的表达抑制WUS的转录水平,促进干细胞分化,控制着茎尖分生组织中干细胞的数目。课题组前期研究表明,黄瓜心皮数是由CsCLAVATA3基因控制的简单质量性状。本试验旨在通过验证该基因的功能,阐明CLAVATA3基因在黄瓜心皮数变化过程中的具体调控机制,考察其作为信号肽激素的功能表达情况。研究取得以下主要成果:（1）本试验通过生物信息学分析,对黄瓜CLE基因家族开展了全基因组分析。在黄瓜基因组中共鉴定出26个CLE基因,它们分布在所有黄瓜染色体上。其中一半以上是单外显子基因,10个CLE基因是双外显子基因,1个是三外显子基因。基因Cs CLE24编码区被19个内含子分开。在拟南芥,黄瓜和甜瓜中鉴定了24个直系同源,23个同系同源和8个旁系同源CLE基因对,该同源基因对网络与系统进化树高度一致。在所有26个黄瓜CLE基因中,有14个在甜瓜中发现直系同源基因,在7个在拟南芥中发现直系同源基因。在拟南芥中发现了Cs CLE26的直系同源物,但在甜瓜中未发现直系同源基因,推测Cs CLE26保留在古葫芦科中,但在进化过程中在甜瓜中丢失。计算同源对Cs CLE24-Cs CLE25的Ka,Ks和发散时间,表明该基因对正进行正向选择,导致功能分化。使用已经公开发表的转录组数据分析了23种不同的黄瓜组织,Cs CLE9、10、18、22在多个样品中均高表达,表明它们在黄瓜的多个发育过程中起着至关重要的作用。通过Chingese Long’9930’中的q PCR分析,Cs CLE基因在生长组织（包括生长点,茎和花）中表达相对较高,而在根中表达相对较低。（2）本试验克隆得到黄瓜品种‘GY14’的CsCLAVATA3基因共324 bp的CDS全长序列。（3）将CsCLAVATA3基因在拟南芥中实现了异源过表达,在同等条件下,转化株比野生型植株生长点减小。（4）成功构建了分别以p KI1.1R和p CAMBIA2300为载体的两类五个位点共六个CRISPR/Cas9敲除载体,对CsCLAVATA3基因实施定点编辑,获得两类表型突变阳性苗,分别为:一是心皮数目由野生型的三心皮突变为五心皮。经过测序验证,导致心皮数目增加的原因是靶位点PAM序列及其后3个碱基的缺失以及2个碱基（A/T）的插入导致心皮数目的表型变化;二是茎的扁化表型突变。扁茎表型是由于靶位点PAM序列及其后3个碱基的缺失以及3个碱基（A/A/T）的插入所导致。（5）通过CRISPR/Cas9敲除CsCLAVATA3基因的操作,同时获得了花萼与卷须表型变异的两类突变体。获得4株突变表型相似的花萼突变体,均为花萼表现异常大且具叶片质感;获得7株卷须着花突变体,突变表型表现为在卷须中下部着花（雌雄皆有,雄花居多）,此外,其中一株同时表现出花萼突变与卷须着花两种突变表型,一株表现出卷须螺旋方向出现反转。（6）针对心皮数突变阳性苗进行转录组测序,测序结果显示,与野生型相比,差异基因主要富集于植物激素合成代谢与信号转导等通路。突变体通过调整相关植物激素如生长素、细胞分裂素、乙烯、茉莉酸等物质的生物合成与代谢途径,同时在信号转导途径中各种受体相应做出上下调变化,协同作用,这些因素可能是导致心皮数目变化的原因。（7）针对扁茎突变阳性苗进行转录组测序,测序结果显示,在差异基因富集分析中,多数极显著的差异分析指向植物激素信号转导途径相关植物激素。生长素和赤霉素信号转导途径下调表达,解除了顶端优势,同时抑制了茎的伸长生长;细胞分裂素上调表达,促进茎的横向生长,并促进叶绿体合成、抑制叶绿素分解,同时促进大量花芽的形成;油菜素内酯信号转导途径激活下游靶基因CYCD3,调控细胞分裂。这些因素可能是导致扁茎表型出现的原因。本研究克隆得到CsCLAVATA3基因CDS全长序列,并运用异源过表达和CRISPR/Cas9基因编辑两种手段验证了其信号肽分子调节茎尖分生组织大小和作为心皮数控制基因的基因功能,运用转录组学分析技术探索了植物激素合成代谢及植物激素信号转导在两类敲除突变体中的作用,同时获得了萼片与卷须两类新的表型突变体,为之后相关黄瓜性状控制基因的研究奠定了基础。