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玫瑰（Rosa rugosa Thunb.）是世界上重要的集观赏、食用、药用和香料用为一体的经济植物,其茎干上密覆皮刺,在园林应用、田间管理和花朵采摘过程中存在诸多不便。玫瑰皮刺作为次生结构发达的特殊形态表皮毛,其解剖结构一直被广泛关注,但其发育调控缺乏分子功能层面的深入研究。本文在课题组前期研究的基础上,首先进行不同玫瑰品种皮刺类型的调查与分类,通过对具有特异皮刺性状的‘紫枝玫瑰’进行不同侧枝的转录组测序,并参考‘紫枝玫瑰’的全基因组测序数据进行分析,筛选出了可能与玫瑰皮刺形成紧密相关的候选基因。而后进一步构建候选基因的过表达载体,异源转化拟南芥,验证其生物学功能,挖掘出可能调控玫瑰皮刺形成的关键基因,并筛选获得少毛或无毛表型的转基因植株,利用转录组测序从转录水平明确受皮刺发育关键基因直接调控的下游靶基因,初步探讨其调控的分子机制,为后续将关键基因同源转化玫瑰,系统揭示玫瑰皮刺形成的基因调控网络奠定分子理论基础。主要研究成果如下:（1）利用体视镜观察22种玫瑰的皮刺结构,发现有18种玫瑰同时具有腺性皮刺（GPs）和非腺性皮刺（NGPs）,3种玫瑰只具有非腺性皮刺（NGPs）,其中9种玫瑰的NGPs和11种玫瑰的GPs为裸露型,13种玫瑰的NGPs和8种玫瑰的GPs为表皮毛覆盖型。‘紫枝玫瑰’只具有非腺性皮刺且没有表皮毛覆盖,其皮刺数量在一、二、三级侧枝上逐级递减,具有单一性和规律性,是研究皮刺发育的极佳植物材料。（2）以紫枝玫瑰的一、二、三级侧枝表皮为试材,使用Illumina HiSeq平台进行转录组测序,共获得60.13 Gb数据,将过滤后的高质量clean reads定位到紫枝玫瑰基因组进行比对从而获取相应基因的表达谱信息。差异表达分析共筛选出4588个差异表达基因,GO和KEGG富集分析结果显示,在玫瑰皮刺发育过程中,氧化还原反应以及对刺激的反应最为活跃,同时以生长素、细胞分裂素和赤霉素为代表的植物激素信号转导通路显著激活。从差异表达基因中进一步筛选出与表皮毛高度相关的70个MYB和bHLH转录因子并建立表达谱,综合其表达丰度、上下调规律及同源基因在表皮毛领域的相关功能验证,最终选择RrbHLH130、RrCPC、RrMYB5、RrWER和RrCKX1这5个候选基因作为后续研究对象。（3）在实验室前期已克隆获得RrCPC、RrMYB5、RrWER基因全长序列的基础上,继续对RrbHLH130、RrCKX1基因进行CDS区克隆获取目的片段。RrbHLH130基因CDS长1293 bp,可编码431个氨基酸;RrCKX1基因CDS长1644 bp,可编码547个氨基酸。对5个候选基因进行蛋白结构分析和同源性分析,发现其与拟南芥的同源蛋白结构相似。利用野生玫瑰和月季、草莓、拟南芥、水稻等具有代表性物种的全基因组数据深入进行CKX基因家族成员的鉴定和系统发育分析,发现CKX基因在不同物种间进化相对保守,且玫瑰、月季和拟南芥的CKX1基因在结构域和基因结构上趋于一致,说明其可能具有相同的功能。（4）通过同源重组构建RrbHLH130、RrMYB5、RrWER和RrCKX1基因的pNC-Cam1304-35S过表达载体和RrCPC基因的pCAMBIA1304-RrCPC过表达载体,采用农杆菌介导的花序蘸染法将携带5种目的基因片段的过表达载体异源转化拟南芥,并利用潮霉素筛选获得相应的转基因拟南芥株系,RT-PCR试验结果显示,5种目的基因在拟南芥中均获得高表达。将转基因拟南芥持续培养至T3代并进行初步表型鉴定,发现约有1/2数量的RrCPC转基因拟南芥在叶片、茎和花序上明显表现出少表皮毛或无表皮毛情况,其他四种转基因株系相对野生拟南芥则没有明显的表型变化。进一步对具有明显表型差异的株系进行转录组测序,GO富集分析结果暗示皮刺发育和表皮毛发育的DEGs在功能上有部分重叠。过表达RrCPC后,组成MBW复合体的bHLH转录因子GL3/EGL和WD40重复蛋白转录因子TTG1丰度不变或略有上升,促进表皮毛形成的MYB23（R2R3-MYB）表达下降为0;同时,内源的CPC及其同源基因TRY、ETC1活性受到抑制,而表皮毛细胞发育和分化的关键起始基因GL2表达受到了显著抑制,平均表达量接近于0。以上说明RrCPC可能是调控玫瑰皮刺发育的关键基因。