摘要
黄瓜(Cucumis sativus L.，2n=2x=14)，是我国广泛栽培的重要蔬菜作物，其株型分为蔓生和矮生两种类型。蔓生黄瓜生育期长，能够使黄瓜延后采收，提高黄瓜单株产量;但其需要搭架、整枝。矮生黄瓜株型紧凑、株幅小、可不整枝、也可免于搭架，适于一次性机械化采收。因此，研究黄瓜的高矮株型对黄瓜的产量及合理化种植具有重要意义。前期在黄瓜自交系YN中鉴定到一个矮生突变体si107，其植株相对于野生型明显矮小，但总节间数与野生型间无差异，平均节间长差异显著。本研究以短节间黄瓜si107和正常节间黄瓜YZ295为亲本，构建F2群体，对控制黄瓜短节间short internode-2(si-2)基因进行定位研究，利用VIGS(virus-based virus-induced gene silencing)技术对短节间si-2候选基因CsGy4G024070进行了功能研究;通过转录组测序比较了si107和YN茎中的差异表达基因，同时用高效液相色谱分析了YN和si107茎不同部位的激素含量。主要研究结果如下: 1.以正常节间黄瓜YZ295和短节间突变体si107为双亲，杂交获得F1代，其植株节间长度与YZ295完全一致，F2代正常节间植株和短节间植株的比例为3∶1分离比(x2=0.077)，表明si107中的短节间突变由一对隐性基因si-2控制。在F2中分别选取30株短节间和30株正常节间植株，利用BSA(Bulked Segregant Analysis)结合全基因组重测序及Mutmap分析，将si-2基因初步定位至黄瓜Chr4染色体末端～1.58Mb的区域内，与己报道的黄瓜矮化基因均无重合。通过连锁分析确定了Mutmap分析的准确性，进一步通过重组株鉴定及区间内分子标记开发与基因型鉴定，最终将si-2基因精细定位至～42.4kb区域内，共含有四个候选基因，分别为:CsGy4G024040、CsGy4G024050、CsGy4G024060和CsGy4G024070。 2.将候选区域通过比对分析发现，四个候选基因中仅CsGy4G024070在si107中有2个碱基的缺失，该缺失位于CsGy4G024070的第26外显子区，并导致了si107中CsGy4G024070编码蛋白发生了移码突变，编码了一个仅含有837个氨基酸残基的蛋白。CsGy4G024070蛋白包含一个N端富含亮氨酸重复序列(LRR)结构域，中心区域存在四个LRR基序重复，在C端有一个蛋白激酶结构域。通过黄瓜绿斑驳花叶病毒的VIGS实验发现结果发现:与接种空pV190质粒植株相比较，注射pV190-CsGy4G024070的植株茎中CsGy4G024070和节间长度均显著下降。 3.为了研究CsGy4G024070在节间长度调控种的功能，选取YN和si107节间(第四节位)进行比较转录组测序，共检测到273个上调表达和620个下调表达基因。差异基因KEGG聚类分析表明:差异基因主要与植物激素信号转导、病原菌互作以及黄酮合成相关转导相关。其中，植物激素信号转导通路共含有29个差异表达基因，其中17个是与生长素信号转导相关的Aux/IAA、SAUR和GH3基因家族基因。进而通过高效液相色谱分析比较了YN和si107茎不同部位的生长素含量，结果发现:YN三个部位中的生长素含量均显著高于si107中的生长素含量。上述结果表明:CsGy4G024070在节可能通过调节生长素信号转导途径从而实现对黄瓜茎节间长度的调控。本研究为今后选育不同节间长短的黄瓜新品种奠定了材料与标记基础，有助于丰富和阐明黄瓜节间长短的分子机制。
NETL