[目的]构建籽用美洲南瓜突变体库,加快籽用美洲南瓜种质资源创新进程,对南瓜品种选育、品种改良以及遗传基础的拓宽具有重要的意义.[方法]利用1.8％诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理籽用美洲南瓜ZHL4种子15 h,然后对M1和M2代群体单株进行表型变异观察,同时对M2群体变异株系ZHL4-33进行显微组织结构观察.[结果](1)M2群体中共筛选到242个突变植株,45种表型变异,变异类型涵盖了突变株的各个生长时期以及各植物器官,总的突变频率达到25.17％.(2)突变体叶片栅栏组织厚度显著高于野生型,排列紧凑,维管形成层痕迹明显;突变体茎维管束多而密集,导管直径小于野生型,髓部发达,细胞间隙较小,细胞数目有所增加.[结论]初步构建了由425 个M2家系所组成的籽用美洲南瓜突变体库,为籽用美洲南瓜功能基因组研究和新品种选育奠定了材料基础.

黑籽南瓜(Cucurbita ficifolia)是云南特有的具有高抗枯萎病遗传性状的瓜类种质资源.为鉴定黑籽南瓜中NBS-LRR类基因的抗病功能,该研究从其叶片中克隆了NBS类基因CfRFN2(GenBank ID:MK618462),测序全长为4303 bp,完整的编码框长度为4092 bp,编码1363个氨基酸残基,该基因注释为拟南芥抗病蛋白At4g27190类转录体X1的同源基因,含有1个NB-ARC和2个LRR结构域,属于具有信号肽的可溶性蛋白.核苷酸相似性分析显示,CfRFN2与其他瓜类NBS类基因相似性在87％～98％之间;系统进化树分析表明,CfRFN2蛋白和瓜类的其他NBS类抗病蛋白聚为一个分支,其中CfRFN2蛋白与中国南瓜和美洲南瓜的RPS2、印度南瓜的RPS2-like亲缘关系最近,其次是黄瓜的At4g27190和苦瓜的At4g27220,与甜瓜的Atg27190亲缘关系相对较远;组织表达特性分析表明,CfRFN2基因在黑籽南瓜叶片中表达量最高,其次是茎,而在果皮和根中表达量较低.该研究采用烟草脆裂病毒载体系统,构建了黑籽南瓜VIGS沉默载体pTRV2-CfRFN2,含沉默载体的农杆菌侵染黑籽南瓜幼苗后接种枯萎病菌,qRT-PCR检测表明,接种后2 d和4 d的转pTRV2-CfRFN2沉默组植株的CfR-FN2基因表达量比接种后同时期的野生型植株显著降低(分别下降34.75％和98.27％),病情指数增加为野生型的1.32倍,初步证明黑籽南瓜CfRFN2基因具有抗枯萎病的功能,推测该基因可能在黑籽南瓜抗枯萎病防御过程中发挥着重要作用.该研究中NBS类基因CfRFN2的克隆和VIGS验证为黑籽南瓜更多优异基因的克隆和功能验证奠定了前期基础,也为发掘黑籽南瓜优异抗病基因和开展瓜类分子育种提供新信息.

以籽用美洲南瓜(Cucurbita pepo L.)白粉病抗病品系F2和感病品系M3为试材,在人工气候箱内接种白粉病生理小种2US孢子悬浮液,考察在接种白粉病菌后南瓜幼苗植株与白粉病菌的互作、叶片活性氧代谢及保护酶活性的变化,探讨南瓜抵御白粉病的生理机制.结果表明:(1)与感病品系M3相比,接种白粉病菌后,抗病品系F2叶片上病原菌发育缓慢,较难侵染叶片.(2)抗病品系F2在感病初期叶片H2O2、O-·2含量迅速升高后逐渐下降,而感病品系在感病初期H2O2、O-·2含量上升缓慢,在达最大值后始终保持较高水平,且感病品系叶片MDA含量始终高于抗病品系;组织化学染色分析发现,抗病品系叶片着色比感病品系快,之后着色面积有所减少并趋于较低水平.(3)抗病品系F2和感病品系M3叶片抗氧化酶CAT、SOD、POD活性及PAL、PPO活性在接种白粉病菌后均显著增加,但抗病品系的活性及其增幅均高于感病品系.研究发现,籽用美洲南瓜抗病品系叶片上白粉病菌发育缓慢,较难受到侵染,生成菌丝体后叶片上粉状斑点较小;抗病品系在被白粉病菌侵染初期依靠活性氧的增加抵御病原菌的入侵,随着活性氧含量增加抗病品系通过迅速增加自身抗氧化酶活性来防止氧化胁迫;与感病品系相比,抗病品系在受病原菌侵染后能迅速增加PAL、PPO活性以抵御病原菌侵染.