摘要
西瓜(CitrulluslanatusL.)是园艺作物中的重要组成部分，被广泛种植在世界多地。西瓜中的类胡萝卜素是影响其呈现不同颜色的主要因素，类胡萝卜素种类繁多且拥有不同的保健功效，其中最受学者关注的就是β-胡萝卜素，主要取决于β-胡萝卜素的重要功能——维生素A合成前体。由于人体无法合成维生素A，目前为止维生素A缺乏仍是一个世界性的公共营养问题。现已发现一类因β-胡萝卜素大量积累引起果肉颜色为橙色的西瓜品种，相较于其他西瓜品种具有更高的营养价值，因此选育高β-胡萝卜素西瓜是品质育种的重要内容之一。 本试验以浅黄色果肉西瓜CreamofSaskatchewan(简称为“COS”)为母本，橙色果肉西瓜PI192938为父本，构建六世代群体以探究橙色果肉遗传规律。田间试验分别于2019、2020年在东北农业大学向阳农场进行，采集幼嫩叶片和亲本果实不同发育时期的果肉分别提取DNA和RNA，待果实成熟后拍照并记录果肉颜色。对F2代群体以橙色和非橙色标准进行分类，同时构建橙色/非橙色基因池用于BSA分析。以BSA结果为基础，开发CAPS和KASP标记对调控橙色果肉基因进行初定位，通过扩大F2代群体以完成精细定位。对定位区间内的候选基因进行qRT-PCR分析及核苷酸序列比对，另外，对与类胡萝卜素代谢通路有关的其他关键基因进行了相关分析，主要结果如下: 1、两亲本杂交获得F1代，其果肉颜色为亮黄色。F2代群体中非橙色个体和橙色个体经贮检验符合3∶1的预期分离比(x2=0.345，P=0.557)∶BC1P1个体都表现为非橙色果肉;BC1P2群体中，非橙色个体和橙色个体符合1∶1的比例(x2=0.429，P=0.513)。由此得出，西瓜橙色果肉由一对隐性基因控制。 2、BSA-seq和初始连锁分析将目标基因锁定在西瓜1号染色体上，范围从8,912，000bp到11，900，000bp。利用10个分子标记(8个CAPS标记和2个KASP标记)进行初定位，以CAPS标记Chr01_9354575和Chr01_9562536获得一个物理距离为207.96Kb的定位区间。第二年种植F2代群体1003株，根据初定位区间两翼标记筛选重组单株，加大区间内引物的密度，最终利用CAPS标记Chr01_9440282和Chr01_9479366将定位区间缩短至39.08Kb。在该区间内仅有两个候选基因，Cla97C01G008760(ClPsy1)和Cla97C01G008770，前者编码八氢番茄红素合成酶(PSY)，后者编码含GATA锌指结构域蛋白。 3、qRT-PCR结果显示，ClPsy1的表达量随着果实发育显著提高，且在橙色果肉西瓜PI192938中的表达量在34DAP和42DAP显著高于COS，而Cla97C01G008770的表达量在两亲本在无明显规律。随后，比对了两亲本候选基因的核苷酸序列，Cla97C01G008770在COS和PI192938中未发现SNP，而在ClPsy1的编码区中发现了一个非同义突变(SNP9448870)。 4、以SNP9448870设计KASP引物，对F2代群体进行基因分型，发现该引物与橙色果肉性状共分离，结合以上结果，推断ClPsy1是调控西瓜橙色果肉形成的候选基因。另外，分析了来源于三个西瓜亚种不同果肉颜色的26份西瓜材料的ClPsy1编码区序列，发现SNP9448870与不同西瓜材料之间的果肉颜色无关，同时发现了一个仅存在于饲用西瓜材料中的SNP(SNP9448438)。 5、以重测序数据为基础，比对了西瓜自然群体中ClPsy1的启动子序列，仅在COS中发现SNP598和SNP1257分别位于MYC和MYB结合位点上。根据ClPsy1的表达量变化趋势，从转录组数据中分别挑选出两个MYBTFs(Cla97C10G196920和Cla97C02G046390)和一个MYC2TFs(Cla97CO6G112130)，猜测以上三个基因可能影响ClPsy1的表达水平。还对类胡萝卜素代谢通路上其他关键基因进行编码区序列比对和表达水平分析，最终发现，西瓜橙色果肉性状不仅由ClPsy1决定，还受ClLCYB、ClCRTISO和ClNCED7的影响，它们共同在西瓜β-胡萝卜素积累中起重要作用。
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