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黄瓜(Cucumis sativus L.)性型分化多样,生理学和遗传学研究丰富,是研究植物花性型分化的模式植物。近年来,影响黄瓜雌性表型的F基因和控制单性花表型的M基因相继被克隆。研究表明二者均编码1-氨基环丙烷羧酸-1-羧酸合酶(ACS)同源物,可能与植物激素乙烯作用有关。但M基因(CsACS2)编码产物的生物化学功能以及相关调控机制尚缺乏深入研究。本文首先通过比较分析发现CsACS2-M(由野生型M基因编码)与CsACS2-m(由自然突变体m基因编码)之间的突变(Gly33Cys)发生在一个潜在的保守功能域中。随后利用大肠杆菌原核表达体系研究CsACS2-M的不同突变形式ACS酶学活性的变化。结果表明,CsACS2-M具有ACS酶学活性,在大肠杆菌系统中可以合成ACC,并可被大肠杆菌工程菌株JAde6利用;而另一方面,CsACS2-m的酶学活性基本丧失。针对Gly33P位点氨基酸残基的定点诱变研究表明,CsACS2-A(Gly33Ala)和CsACS2-S(Gly33Ser)蛋白的酶学活性均不正常。结合前人研究结果,本文认为在ACS蛋白第28～34位氨基酸残基处(CsACS2中的位置)存在一个新的潜在的保守结构域(S-YF-GW),它可能通过形成一个α螺旋结构调节ACS的酶学功能。为了进一步研究CsACS2基因的植物学功能,本文利用植物遗传转化技术将CsACS2基因置于两种启动子(黄瓜CsACS2基因原始启动子,PBMB;和花椰菜花叶病毒35S启动子,PB35SB)的控制之下,利用植物叶盘法转化烟草,并对转基因TB0B代部分植株进行Southern,斑点印记和RT-PCR检测。结果表明PBMB-CsACS2转化烟草中CsACS2基因没有表达,植株与野生型表型相同。但经外源乙烯处理后,PBMB-CsACS2转化烟草的花芽和嫩叶中可检测到CsACS2基因的诱导表达,且花芽中的诱导效果更强。另一方面,已检测的PB35SB-CsACS2转化烟草叶片中均有CsACS2基因的表达。PB35SB-CsACS2转化烟草在生长的不同阶段出现幼苗白化,成株节间距缩短,叶片变小,开花延迟和部分植株花丝缩短等现象,与植物激素乙烯的作用密切相关。