摘要
南瓜(CucurbitaL.)是重要的菜粮兼用作物，具有极高的营养价值，是经济价值较高的物种之一。目前，我国南瓜优良品种不够丰富，南瓜评价体系尚未明晰，良种利用率低;此外，类胡萝卜素是重要的营养品质性状，南瓜富含类胡萝卜素，但南瓜的类胡萝卜素的代谢和调控机制有待解析。 本文对南瓜品种性状进行统计分析并做出良种选育的评价，且搭建总糖含量和品尝得分相关的近红外模型。还以南瓜重要营养品质性状类胡萝卜素为研究对象，对南瓜类胡萝卜素裂解双加氧酶(CmCCDs)家族成员的功能进行初步解析。本文取得的以下主要研究结果: 1.不同南瓜品种的性状统计、相关性分析及近红外模型构建 (1)对141个南瓜品种的农艺性状和品质性状进行了统计/检测并做相关性分析。结果表明，141个南瓜品种的变异系数高，多样性指数丰富。通过相关性分析，发现南瓜品尝得分与干物质比例、可溶性固形物相关性显著;南瓜总类胡萝卜素与β-胡萝卜素、叶黄素相关性极显著，为南瓜品质的评价体系提供数据支撑。 (2)根据141份南瓜品种的品质性状以及口感得分，得到三个优良品种:编号69品种是叶黄素和类胡萝卜素含量极高的优良品种;编号134南瓜品种是可溶性固形物以及品尝得分最高的优良品种;编号81南瓜品种是淀粉含量极高。 (3)用121个南瓜品种构建近红外模型，得到总糖模型R2是83.41和品尝得分模型R2是85.54,随机抽取20份样品进行模型准确度检测。结果显示，构建的两个近红外模型，可以快速和有效预测南瓜总糖含量和品尝得分。 2.南瓜CCDs基因的生物信息学分析、细菌及植物遗传转化体系的功能初步解析 (1)以高叶黄素的材料CMO-E与低叶黄素的材料CMO-X,对CmCCD家族进行生物信息学分析和亚细胞定位分析。结果表明，南瓜与甜瓜亲缘关系最近;CmCCD1基因的主要在细胞质表达，CmCCD4、CmCCD7、CmD27基因主要在叶绿体部位表达。 (2)利用细菌体系和拟南芥遗传转化体系，分析CmCDDs基因裂解类胡萝卜素的功能。细菌体系结果显示，CmCCD1裂解玉米黄质与β-胡萝卜素功能最为明显;拟南芥遗传转化体系显示，在转基因成功的拟南芥表型与野生型相比，其植株根长、根毛较短，种子萌发与植株生长速度比野生型缓慢。 (3)扩增CMO-E与CMO-X的CmCCD7基因，通过CmCCD7表达量分析实验，发现CmCCD7在根中表达量最高;对两个材料的CmCCD7序列进行比较，发现CmCCD7外显子区域有两个非同义SNPs突变，内含子区域有两个Indel差别。 (4)将CmCCD7外显子区域的非同义突变位点进行细菌体系功能验证。结果显示，CmCCD7的突变对其裂解玉米黄质和β-胡萝卜素的功能具有重要的影响。针对CmCCD7的内含子区域的InDel缺失开发的分子标记，可以将叶黄素含量相关的近等基因系(NIL)群体中BC6F1代中高叶黄素株系筛选出来，与轮回亲本(CMO-X)相比，叶黄素含量提高1.62倍。 (5)通过胡萝卜遗传转化体系，显示过表达CmCCD7的胡萝卜阳性植株具有明显的裂解叶黄素功能。 综上，本研究141个南瓜品种涉及范围广，为南瓜品质的评价系统提供数据支撑以及品种改良提供试验材料与实验依据。同时构建的可溶性总糖和品尝得分近红外光谱扫描模型在预测南瓜果肉总糖和品尝得分的应用上减少了时间和材料的损耗。在对南瓜CCDs基因功能验证中，发现CCDs具有裂解功能，CmCCD1功能最明显。CmCCD7的突变位点是影响其裂解叶黄素的关键位点;利用Intron区域的两个InDel突变开发的分子标记，为提高南瓜叶黄素品质的研究提供材料。本文为南瓜良种选育及南瓜类胡萝卜素的遗传改良和分子育种提供理论和技术支撑。
NETL