黄瓜是温室栽培的主要蔬菜作物之一,在生产和消费上占有重要地位。然而,黄瓜生长发育对环境条件的要求较高,低温、高温、盐害以及病虫害常导致产量和品质下降。近年来,病虫害频发所导致的农药超量使用又对食品安全和人类健康构成严重威胁。因此,研究作物的逆境响应机制,探索一条蔬菜抗性、产量及品质安全调控的新途径对于建立可持续农业具有重大意义。本文以具有不同BR水平的黄瓜(Cucumis sativus L.)为材料,研究了BR对低温、氧化胁迫和CMV侵染等逆境抗性的影响。从光合作用、激素代谢、ROS信号转导以及基因表达的角度阐明了BR调控作物抗逆性的机理,探讨了BR在缓解农药毒害以及调控农残降解中的作用。取得主要结果如下：1.BR通过调控Rubisco羧化速率(Vc,max)、Rubisco初始活力以及RuBP再生速率(Jmax)引起CO2同化速率和叶绿体电子传递速率的变化。Rubisco编码基因rbcL、rbcS、rca和Calvin循环基因的表达与植株内源BR水平高度相关。RCA蛋白的亚细胞定位结果表明,BR通过促进Rubisco活化酶含量提高Rubisco的活化状态。因此,BR主要通过诱导光合基因的表达和相关酶活力调控光合作用和产量形成。2.植株内源BR水平与低温、光氧化胁迫和黄瓜花叶病毒(CMV)侵染的抗性高度相关。BR诱导低温和氧化胁迫抗性与其调控细胞抗氧化系统有关,但BR诱导CMV抗病性与SA途径无关。BR能够调控RBOH、MAPK1、MAPK3等信号转导基因,WRKY、MYB、MYC等转录因子以及抗性相关基因。但是Brz处理后转录因子的表达也出现一定程度的上调。因此,BR对于作物抗逆反应具有直接的调控作用。3.外源BR能够诱导叶肉细胞质外体H202的累积,而抑制BR合成则显著降低黄瓜叶片的H202含量。不同BR水平植株的NADPH氧化酶活力的变化趋势与H2O2含量相一致。NADPH氧化酶抑制剂(DPI)能阻断BR对ROS的诱导效果,从而推断BR主要通过激活NADPH氧化酶诱导ROS产生。DPI和H2O2清除剂(DMTU)能够抑制BR对基因表达、抗氧化酶活力和抗逆性的诱导。BR诱导的H2O2呈现周期性变化,并且抗性基因表达和抗逆性的变化与其体内H2O2含量紧密相关。这些结果表明,ROS介导了BR对植物广谱抗逆性的调控。4.植株局部BR处理能提高非处理叶片对光氧化胁迫的系统抗性。这种抗性的提高与cAPX和MDAR等抗氧化基因表达的上调有关。BR处理能诱导维管组织H2O2的累积。利用DPI或DMTU对处理叶或系统叶进行预处理能抑制BR对系统叶H2O2累积,基因表达以及抗性的诱导作用。因此,H2O2可能介导系统信号的移动,并在BR诱导的系统抗性中发挥重要作用。5.九种不同化学结构的农药除福星外在推荐剂量下对净光合速率(Pn)都有不同程度的抑制并以百草枯的效果最强。铜高尚主要通过抑制气孔开放降低Pn,百草枯主要通过破坏PSⅡ降低ΦPSⅡ,而精稳杀得和毒死蜱主要通过抑制PSⅡ的开放降低ΦPSⅡ,但是盖草能、科佳、一遍净和阿维菌素对ΦPSⅡ没有显著影响。外源BR处理后能缓解农药对Pn和ΦPSⅡ的抑制,这可能是BR提高Rubisco羧化效率和抗氧化能力的结果。6.BR缓解农药对光合作用的抑制与其降低农药残留有关。BR能显著提高毒死蜱处理后谷胱甘肽S-转移酶(GST)、过氧化物酶(POD)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活力,并且提高农药氧化基因P450和运输载体基因MRP的表达,但GST表达显著低于非BR处理植株。BR促进农药代谢的效果具有广谱性,能够使氯氰菊酯、百菌清和多菌灵残留分别降低35%、50%和34%。因此,BR在促进农残降解改善食品安全性方面具有重要的应用推广价值。