西瓜基因组框架图谱绘制与20份代表性资源重测序研究

目的与意义:西瓜是一种重要的葫芦科作物,占全世界蔬菜生产面积的7%.经过长期人工选育,西瓜遗传多样性变的十分狭窄,已成为西瓜品种改良的瓶颈.本研究以东亚类型高品质西瓜品种‘97103’为材料进行西瓜全基因组序列分析,并开展20份代表性西瓜资源的基因组重测序分析,以明确西瓜基因组结构和进化历程,阐明果实品质和维管束信号传导等重要生物学过程的分子机制.

一个新的磷转运蛋白ClPHT4;2的高表达是西瓜瓤色发育的必要条件

目的与意义:果实瓤色变化是西瓜果实成熟的重要标志.西瓜果肉细胞中的有色体不断发育并积累各种类胡萝卜素物质导致了西瓜果实瓤色的出现.前人的研究着重于分析在类胡萝卜素合成途径中各种重要酶类的变化对瓤色的影响,而对于作为类胡萝卜素代谢途径载体的有色体的发育过程的解析不足.我们着重分析了不同瓤色西瓜中有色体的发育过程的异同,并发现了保障其正常运转的重要转运蛋白.其中一类磷转运蛋白(PHT)在模式作物拟南芥的研究中表明,其对维持叶绿体、淀粉体等质体的代谢反应起到举足轻重的作用,但PHT在有色体中的作用与功能尚无报道.基于西瓜不同发育时期转录组测序数据,我们在西瓜中首次发现一个在果实中特异表达的基因PHT类基因,该基因在红瓤和白瓤西瓜中的表达量和转录调控区序列存在显著差异,因此,我们极为关注该基因的功能及其蛋白表达及转录调控是否最终影响有色体的发育,从而影响西瓜瓤色形成.

栽培西瓜与野生西瓜果实发育过程中的转录组比较分析

目的与意义:西瓜是一种重要的水果作物,但其果实发育和成熟的分子机制尚不清楚.为了更好地了解导致其果实发育差异的遗传基础,对栽培西瓜自交系‘97103’和野生种质‘PI296341-FR’进行比较果实转录组分析,并对果实发育过程中特别的代谢产物进行综合分析,以便为深入了解西瓜果实品质形成和成熟过程中的基因表达调控网络提供依据.

绿色荧光蛋白（GFP）标记的尖孢镰刀菌在西瓜抗、感寄主根系中侵染和定殖

目的与意义:西瓜枯萎病是由半知菌亚门镰孢属尖孢镰刀菌寄生引起的一种真菌土传病害,是世界范围内导致西瓜产量和品质降低的最严重病害.明确枯萎病菌与寄主植物之间的互作机制,揭示其相互作用的分子机制,可为西瓜抗枯萎病育种和病害防治奠定理论基础.利用绿色荧光蛋白(GFP)作为标记,研究枯萎病菌在西瓜抗、感寄主根系中侵染和定殖动态,从组织学的角度来阐释西瓜与枯萎病菌亲和互作和非亲和互作的差异.

西瓜果实发育过程中转录组的初析

目的与意义:目前关于西瓜果实在分子水平上发育和成熟的信息非常少,栽培西瓜是一种非呼吸越变型水果.到目前为止,只有一份报告描述了西瓜果实发育过程中一小部分基因的表达,对西瓜进行了大规模的转录组测序,以期对西瓜果实发育过程中的分子基础有更多了解.材料与方法:使用西瓜自交系‘97103’作为试验材料,在西瓜成熟过程中的白肉阶段、粉肉、红肉和过熟阶段分别测序cDNA,进行cDNA序列处理、组装、注释和比较基因组学分析,鉴定西瓜差异表达的基因,测定糖、可溶性固形物和类胡萝卜素的含量以及果肉硬度,qRT-PCR分析2个糖代谢基因.

西瓜性型遗传规律

目的与意义:与葫芦科其他作物相比,西瓜性型遗传规律和性别决定机制的研究相对落后.利用不同性型的西瓜材料进行相互杂交获得了5组六世代分离群体,深入分析其后代分离规律及季节对材料性型的影响并揭示西瓜性型遗传规律,有助于促进优良雌性系的发现,并改进西瓜杂交种子生产.此外,为发现控制西瓜性别表达的分子机制奠定基础.

甜和不甜西瓜果实中糖积累及相关酶活性初析

目的与意义:棉子糖半乳糖苷系列寡糖(RFO)的水解对于西瓜果实中糖的积累至关重要,然而大众对于α-半乳糖苷酶在西瓜果实发育过程中的作用知之甚少.之前并没有关于高糖西瓜和低糖西瓜中糖积累及酶活性进行过系统的报道.研究了高糖西瓜和低糖西瓜两个亚种中果实糖代谢机制的差异,及2种西瓜中心果肉和中果皮的糖代谢相关酶的动态特征,包括转化酶,α-半乳糖苷酶,SuSy(蔗糖合成酶)和SPS(蔗糖磷酸合酶).

乙烯合成酶基因CitACS4突变导致西瓜雄花完全花同株性型

目的与意义:乙烯在葫芦科作物性别决定过程中起着至关重要的作用,乙烯合成酶基因ACS突变导致黄瓜和甜瓜雄花完全花同株性型产生,然而在西瓜雄花完全花同株性型产生过程中该基因是否具有同样作用仍不清楚.通过对心皮原基特异表达的西瓜乙烯合成酶基因CitA CS4进行基因功能验证,以期明确西瓜雄花完全花同株性型产生的原因,为西瓜的基因改良提供理论基础.

西瓜与枯萎病菌非亲和互作中的转录组学分析

目的与意义:西瓜是世界上最重要的蔬菜作物之一,约占世界蔬菜生产总面积的6%.由土壤传播的真菌病原体半知菌亚门镰孢属尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.niveurn)引起的枯萎病,是西瓜最具破坏性的疾病.通过基因表达图谱分析西瓜与枯萎病菌非亲和互作的分子机制,揭示出西瓜与枯萎病菌非亲和互作中所涉及的基因,初步了解了西瓜与枯萎病菌非亲和互作过程中基因表达信息.为西瓜抗枯萎病育种和病害防治奠定理论基础.材料与方法:采用代表8 000多个转录本的Agilent公司寡核苷酸的西瓜表达谱芯片,研究FON感染后抗性品系不同阶段西瓜的基因表达变化.使用定量实时PCR(qRT-PCR)进一步研究西瓜和FON非亲和互作中茉莉酸(JA)和莽草酸-苯丙烷-木质素生物合成途径中的基因的表达模式.利用绿色荧光蛋白(GFP)标记FON1,通过激光共聚焦显微镜观察病原菌在西瓜根系的附着、侵染和定殖等过程.

正常成熟与不成熟西瓜果实中ACS、ACO基因表达及乙烯产生的动态比较

目的与意义:乙烯对非呼吸跃变型果实的成熟调控机制尚不明确.西瓜果实属于非呼吸跃变型果实,据报道称,外源乙烯处理会导致西瓜果实软化加速和水脱.以呼吸跃变型果实番茄为对照,拟测定西瓜果实乙烯的释放量和组织乙烯(CIE)含量,分析乙烯合成酶基因ACS和ACO基因在不同类型西瓜果实成熟过程中表达量变化,希望能解析乙烯在非呼吸跃变型西瓜果实成熟过程中的作用、获得调控西瓜果实成熟的关键基因.