[目的]油菜素唑抗性因子(brassinazole-resistant,BZR)是植物特有的转录因子,对植物的生长发育起着至关重要的作用.从甜瓜全基因组范围内鉴定CmBZR基因家族成员,分析其相关基因的表达模式,为进一步探究甜瓜BZR基因家族的生物学功能提供基础.[方法]基于甜瓜全基因组数据,通过BLAST对甜瓜BZR家族基因进行鉴定,利用生物信息学的方法分析了该家族蛋白的理化性质、基因染色体分布、基因结构、蛋白质结构域、系统进化以及启动子顺式作用元件,并利用荧光定量PCR验证BZR家族基因在甜瓜不同组织及不同生长发育时期果实中的表达情况.[结果]甜瓜中共鉴定到 6 个BZR基因,系统进化分析可将其分为 5 个亚家族,CmBZR基因分布于第 3、7、8、11 和 12 染色体上.所有的BZR蛋白质都具有保守的结构域.CmBZR基因启动子区域显著富集与生长发育、激素信号转导和非生物逆境胁迫相关的顺式作用元件.CmBEH1-4 在茎、两性花以及子房中高表达,在生长期、成熟期、呼吸跃变期和呼吸跃变后期果实中也均有表达.[结论]在全基因组范围内从甜瓜中系统鉴定出6个甜瓜CmBZR基因家族成员,不同基因在甜瓜的各个组织和不同的生长发育时期均有表达,且表达模式存在差异.

[目的]探讨不同嫁接方式缓解甜瓜幼苗低温伤害的生理机制,为选取适宜嫁接方式以提高甜瓜低温抗性提供理论依据.[方法]以2个厚皮甜瓜品种和1个薄皮甜瓜品种为接穗,'白籽南瓜'为砧木,并以甜瓜自根苗为对照,考察3类嫁接苗(双根嫁接、靠接、贴接)在15 ℃/10 ℃低温处理前、中、后期(复温)叶片的光合色素含量、光合气体交换参数、细胞膜透性及抗氧化酶活性变化特征.[结果](1)各甜瓜品种各类嫁接苗叶片的光合色素含量、光合气体交换参数在低温处理下均显著降低,在复温后均比低温处理有所上升,并以贴接苗下降幅度最小,上升幅度最大;(2)各甜瓜品种各类嫁接苗叶片相对电导率、丙二醛含量、过氧化氢含量及超氧阴离子产生速率在低温处理下均显著升高,在复温处理后均比低温处理有所下降,并以贴接苗上升幅度最小,下降幅度最大;(3)各甜瓜品种各类嫁接苗叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性在低温处理下均显著提高,在复温处理后均比低温处理显著升高,并均以贴接苗上升幅度最为显著.[结论]3种嫁接方式均可显著增强低温胁迫和复温后甜瓜幼苗抗氧化酶活性,有效降低活性氧积累,维持光合能力,提高低温耐受性,并均以贴接方式表现最佳.

以种植于新疆农业科学院哈密瓜研究中心吐鲁番亚尔乡基地的20份新疆厚皮甜瓜品种为研究对象,在果实成熟期测定各品种裂果指数,裂果率、果皮及果肉矿物质元素含量、纤维素含量、半纤维素含量、过氧化物酶(POD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性等,以筛选评价厚皮甜瓜抗裂果品种,明确影响厚皮甜瓜裂果的主要内在因子,为甜瓜的栽培生产与新品种选育提供理论支持.结果表明:(1)依据裂果指数将20份新疆厚皮甜瓜品种裂果抗性划分为5个等级,其中极抗裂等级3份,抗裂等级5份,较易裂等级5份,易裂等级4份,极易裂等级3份;(2)极易裂型中果皮含水量显著高于极抗裂和较易裂型,而其心糖含量显著低于极抗裂和较易裂型;果皮中Ca、Na、Mg、Fe元素含量显著高于果肉含量;极易裂型中PPO活性显著低于较易裂型,其POD活性显著高于极抗裂和较易裂型,其纤维素含量、半纤维素含量显著低于极抗裂型.(3)裂果抗性与果实心糖含量、纤维素含量、半纤维素含量存在显著正相关,与果皮含水量、果肉含水量、POD活性、K元素含量存在显著负相关.(4)甜瓜裂果性的主要影响因子有果皮含水量、果肉含水量、心糖含量、边糖含量、纤维素含量,果皮中的K、Ca、Mg、Na含量以及果肉的Na、Cu含量.研究发现,甜瓜'黄梦脆'、'K1028'、'西州密17'为极抗裂品种,裂果率、裂果指数、心糖含量、果皮含水量、果肉含水量、纤维素含量、K含量可作为甜瓜裂果研究中的重要指标.

WRKY转录因子是一类重要的调控分子,在高等植物中以基因家族的形式存在.本研究以甜瓜(Cucumis melo L.)基因组数据为材料,利用生物信息学手段对WRKY转录因子家族成员、系统进化、基因分类、保守基序(motif)的保守性进行预测和分析.研究表明,甜瓜WRKY家族包含61个基因,其中13个含有2个WRKY结构域和C2H2锌指型结构归为第Ⅰ类,43个含有1个WRKY结构域和C2H2锌指型结构的归为第Ⅱ类,5个含有1个WRKY结构域和C2HC锌指型结构的归为第Ⅲ类.

网纹甜瓜(Cucumis melo var.reticulatus)是葫芦科甜瓜属的变种,是厚皮甜瓜的一种.在我国南方地区,由于光照弱、雨水多,网纹甜瓜的果实品质和贮藏性并不理想.本试验以网纹甜瓜品种'浙甬2号'为材料,对开花期子房进行不同浓度N-(2-氯-4-吡啶基)-N'-苯脲(CPPU)喷施处理,以探讨CPPU处理对坐果率、果实生长发育及果实品质的影响.结果表明,在本试验所及浓度范围内,CPPU处理开花期子房,可以提高坐果率,加快果实生长,增加成熟果实重量;不同CPPU处理浓度对成熟果实糖及维生素C含量的影响存在一定差异,10 mg·L-1尤其是20 mg·L-1 CPPU处理提高了果实可溶性糖、蔗糖、果糖、葡萄糖以及维生素C含量,而30 mg·L-1 CPPU处理成熟果实,其糖分和维生素C含量反而低于对照.表明适宜的CPPU处理浓度可以促进网纹甜瓜坐果及果实发育,增加果实产量,提升果实品质.本研究结果为CPPU在网纹甜瓜生产上的合理应用提供了一定的理论和实践依据.

泛素是一种逆境响应蛋白,所介导的泛素/26S蛋白酶体途径在植物适应逆境过程中发挥重要作用.为探究丝瓜(Luffa cylindrica)泛素基因的功能,采用RT-PCR(reverse transcripfion-PCR)和RACE(rapid-amplification of cDNA ends)技术从丝瓜中克隆到多聚泛素基因(polyubiquitin gene),命名为Lc UBQ(GenBank登录号:KR349345),该基因cDNA全长1 579 bp,包含一个1 371 bp的完整开放阅读框,编码457个氨基酸组成的蛋白质,预测其分子量和等电点分别为51.26 kDa和7.05,未发现信号肽和跨膜结构,WoLF PSORT预测其亚细胞定位于细胞质,二级结构中α-螺旋、延伸带和无规卷曲各占24.73％、22.54％和52.74％.进化树分析表明,丝瓜LcUBQ蛋白质与黄瓜、甜瓜等葫芦科植物亲缘关系较近.荧光定量PCR分析发现,LcUBQ基因在丝瓜的不同组织皆有表达,其中在根和叶中表达量最低,高温(40 C)、低温(4 C)以及弱光[20 μmol/(m2·s)]均能诱导叶片中LcUBQ基因的高表达,尤其是低温胁迫.低温胁迫下,LcUBQ基因的表达量呈现先升高再下降的趋势,与其对应的泛素水平的变化基本一致,并且无论是低温或弱光处理,LcUBQ基因的表达量及对应的泛素水平均在前2h增加得最为明显,推测LcUBQ基因可能参与丝瓜的早期胁迫信号转导及低温、弱光胁迫应答过程.

以甜瓜(Cucumis melo L.)品种“中蜜3号”为试材,摩西球囊霉菌(Glmous mosseae,GM)为供试菌种,采用温室盆栽试验研究了丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)对弱光及盐胁迫下甜瓜幼苗叶绿素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和光响应曲线的影响.结果表明:弱光及盐胁迫下接种AMF可显著增强甜瓜幼苗叶绿素含量、净光合速率(Pn)、光合电子传递速率(ETR)、水分利用率(WUE)和气孔限制因子(Ls);气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)则随胁迫时间延长不断增强;光化学猝灭系数(qP)与实际光化学效率(φPsⅡ)变化趋势基本一致且均显著高于未接菌处理;接种AMF显著增强了最大光化学效率(Fv/Fm),但处理之间差异不显著;并进一步提高了宿主的最大羧化速率(Amax)、光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQE),降低了光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd).研究发现,AMF可通过改善叶绿素荧光、气体交换参数和光响应参数来减轻弱光及盐胁迫对植株造成的伤害,从而提高甜瓜对弱光及盐胁迫的耐性.

CMO基因作为植物体内甜菜碱合成过程中的关键性基因,对植物抗逆有重要作用.为研究西瓜中逆境信号对CMO基因的调控机理,本研究从西瓜基因组数据库选取CMO同源的基因序列,利用生物信息学分析工具对该基因序列进行分析.结果表明:ClCMO基因的转录起始位点位于起始密码子上游236 bp处,启动子区域包含多个激素响应元件和逆境胁迫响应元件等;该基因编码的蛋白含有417个氨基酸,分子量为47 190.4 Da,理论等电点为6.01,而蛋白功能预测显示具有氧化还原酶活性;系统进化树显示西瓜在同源关系上与同科的黄瓜和甜瓜更近.此外,以二倍体西瓜悬浮细胞为材料,结合qRT-PCR技术,对乙烯诱导下CICMO基因的表达特性进行研究,发现乙烯模拟逆境信号诱导后整体呈现出先上升再下降的趋势,诱导后2hCICMO基因的表达量达到最高.以上结果表明ClCMO基因可被乙烯信号调控并能迅速响应逆境胁迫,并推测其可受多种不同激素信号综合调控甜菜碱生物合成来抵御逆境.本研究不仅为利用乙烯提高西瓜抗逆性提供了理论支持,而且为以后植物中CMO基因的深入研究奠定了基础.

为了研究甜瓜转录因子CmSBPll基因在甜瓜不同组织中的表达特性及其功能,首先,根据西班牙葫芦科基因组数据库MELONOMICS中释放的CmSBPll1基因的cDNA序列设计特异性引物,使用RT-PCR方法对目的片段进行克隆,其次,利用实时荧光定量PCR方法分析该基因在不同的组织中的表达情况,最后使用STRING交互式数据库构建该蛋白的互作网络后,成功克隆得到长度为1 020 bp的cDNA片段,该片段编码317个氨基酸,CmSBPll基因在甜瓜的根、叶和果实中具有表达,但在果实中表达量最高.蛋白调控网络分析显示该蛋白在甜瓜果实发育成熟过程中参与维生素C的代谢过程.本研究所获得的结果为甜瓜果实发育成熟过程的分子机制的解析提供帮助.

橘色果肉是当前甜瓜育种中的重要性状之一.该研究根据橘肉甜瓜材料与非橘肉甜瓜材料,在甜瓜橘色果肉控制基因(CmOr)缺失位点(Insert/Deletion)开发出了InDel-Or1标记.利用InDel-Or1标记对28份甜瓜材料进行基因型检测.结果显示:橘肉甜瓜表现为非缺失带型或杂合带型,非橘肉材料表现为缺失带型,标记多态性与果肉颜色共分离.进一步利用InDel-Or1对2个由白色果肉与橘色果肉杂交得到的F2分离群体进行果肉颜色的鉴定,检测准确率分别为97.4％和95.3％.研究表明,InDel-Or1标记在甜瓜果肉颜色的实际鉴定中具有较高的准确性,能够大大提高育种选择的效率,缩短育种周期.