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西瓜(Citrullus lanatus)是一种世界性的园艺作物,具有重要的经济价值。嫁接是克服西瓜连作障碍的有效手段,在西瓜生产中被广泛应用。南瓜(Cucurbita spp.)是西瓜嫁接最常用的砧木之一,但易导致嫁接西瓜果实品质的劣变。我国南瓜种质资源丰富,但缺乏对西瓜嫁接适用性的评价和利用,且其对嫁接西瓜果实品质影响的机制尚不清楚。本课题对来自国家蔬菜种质资源库中期库的85份南瓜种质与西瓜的嫁接适用性进行了系统评价,在此基础上从生理和转录调控水平,分析了南瓜砧木对嫁接西瓜果实成熟过程中糖分积累的影响及其可能的调控机制,获得如下结果:1.南瓜种质资源的嫁接适用性评价。综合南瓜种质苗期下胚轴性状、亲和性和果实品质等指标对85份来自国家蔬菜种质资源库中期库的南瓜种质进行了与西瓜的嫁接适用性评价,筛选出8份(L12、L22、L29、Y8、Y26、Y27、Y42和Y53)适宜作为西瓜砧木的南瓜种质。2.南瓜砧木对嫁接西瓜果实糖含量及组分的影响。嫁接适用性评价中不同嫁接组合的糖含量相对于未嫁接西瓜的变化范围为-2.80?Brix~1.77?Brix,其中9份种质作为砧木嫁接后西瓜果实糖含量升高超过1.00?Brix,17份降低超过1.00?Brix。以2份嫁接后果实糖含量显著降低(L6和L18)和2份显著升高(L9和L29)的南瓜种质为砧木,再次进行嫁接试验,结果表明南瓜砧木对嫁接西瓜果实糖含量变化趋势有稳定影响。利用气相色谱测定了L18和L29嫁接97103后西瓜果实成熟过程中(10DAP、20 DAP和30 DAP)可溶性糖含量的变化,与未嫁接西瓜相比,L29作为砧木的嫁接西瓜果实中葡萄糖和果糖含量显著升高,蔗糖显著降低,总糖显著升高;而L18为砧木的嫁接西瓜果实中葡萄糖和果糖含量无变化,蔗糖显著降低,总糖显著降低,表明南瓜砧木造成了嫁接西瓜果实中可溶糖组分的变化。3.南瓜砧木对嫁接西瓜“源”和“库”的影响及其与果实糖分积累的关系。对嫁接苗形态和生理指标的分析表明,L29作为砧木显著提高了97103嫁接植株单个叶片的光合能力;L18作为砧木造成了嫁接西瓜果实发育后期叶片严重的光损伤,使其光合稳定性降低,并且相对于L29作为砧木的嫁接西瓜显著提高了果肉硬度以及边缘果肉糖含量,说明南瓜砧木能够通过调控嫁接西瓜叶片的光合能力以及果实中糖分的再分配来影响果实糖分的积累。4.南瓜砧木对嫁接西瓜果实糖含量差异的转录调控分析。转录组分析表明,L18和L29作为砧木的嫁接西瓜与97103未嫁接西瓜相比在果实膨大末期(20 DAP)和果实成熟期(30 DAP)共有4322个差异表达基因,2个嫁接组合之间共有2202个差异表达基因。通过GO分析发现,南瓜砧木能够在转录水平调控嫁接西瓜果实碳水化合物的代谢、物质转运、信号转导和细胞构成等生物过程,进一步分析发现,果实成熟期(30 DAP),L29作为砧木的嫁接西瓜与未嫁接西瓜相比差异表达基因主要富集在糖代谢途径,而L18作为砧木的嫁接西瓜与未嫁接西瓜的差异表达基因主要富集在糖转运蛋白相关基因。通过对嫁接西瓜果实糖代谢途径和糖转运蛋白的Pathway分析发现,果实成熟期(30 DAP),L29作为砧木的嫁接西瓜果实中蔗糖合酶基因Cla009124和同向转运蛋白基因(Cla010725和Cla011774)显著下调表达,与其该时期蔗糖含量的显著降低正相关。未嫁接西瓜中己糖激酶基因Cla008563在果实成熟期相对于果实膨大末期显著上调表达,而在L29作为砧木的嫁接西瓜果实成熟期其显著下调表达,与L29作为砧木的嫁接西瓜中果糖和葡萄糖含量显著升高负相关。L18作为砧木的嫁接西瓜中基因ClSWEET1和ClSWEET10显著上调表达,与其蔗糖含量显著降低负相关,同向转运蛋白基因Cla010725和Cla011774显著下调表达,与其蔗糖含量的降低负相关。以上结果表明L29作为砧木的嫁接西瓜果实糖含量的显著升高是糖合成和转运相关基因综合作用的结果,而L18作为砧木的嫁接西瓜果实糖含量的显著降低主要是其果实中糖转运蛋白相关基因差异表达的结果。