美洲南瓜（Cucurbita pepo）是葫芦科南瓜属中最重要的栽培种之一,其色泽十分丰富。目前,关于葫芦科作物颜色性状方面的研究主要集中在果皮和叶片上。南瓜属作物的深绿色性状,在叶片、果实和茎秆中均具有丰富的变异性且独立遗传。茎秆颜色也是一个重要的农艺性状,一方面茎秆颜色是最为理想的苗期标记性状之一,能够剔除混杂株,减少后期劳动强度,在植物育种中有非常重要的应用价值;另一方面,深绿色茎秆中富含大量的叶绿体,能够进行一定的光合作用,促进植物的生长发育。因此,对深绿茎秆性状的遗传分析及其调控基因的研究具有重要的意义。本研究通过遗传分析、叶绿素含量和叶绿体结构的分析、BSA测序、F2分离群体的验证、生物信息学分析、q RT-PCR验证等技术,完成对美洲南瓜茎秆深绿性状的定位,最终确定了关键候选基因Cp4.1LG15g03420.1。详细结果如下:1.以美洲南瓜自交系274和296为亲本创制F2群体,通过对后代分离群体的茎秆颜色性状进行遗传分析表明,美洲南瓜茎秆颜色（深绿色/浅绿色）由单个显性基因（CpDsc-1）控制质量性状。透射电镜结果显示,叶绿体缺陷是导致274茎秆浅绿的主要原因。2.通过BSA测序将CpDsc-1基因初步定位在15号染色体上的2.09 Mb的区间内;依据亲本重测序结果,在候选区段内开发和筛选高多态性的Indel标记,并在扩大的F2群体（1259株）中寻找重组单株,进行区间的缩小,最终将目标基因CpDsc-1定位在标记SNP3和SNP1之间,物理距离约为65.2 kb,该区间内包括7个候选基因。3.通过对定位区间内的7个基因进行序列比对和差异表达分析,发现双亲间有序列差异的仅有Cp4.1LG15g03360.1和Cp4.1LG15g03420.1两个基因。根据双亲基因组重测序结果,在IGV（version,8）中对其进行比对,结果发现:296基因组序列比较完整,不存在基因结构的变异;在274材料中,Cp4.1LG15g03360.1基因在3’端有2.1 kb的缺失,Cp4.1LG15g03420.1基因在5’端有2 kb的缺失。7个基因差异表达分析结果显示,274和296只有在Cp4.1LG15g03420.1基因上茎秆深绿/浅绿性状差异性显著,因此推断Cp4.1LG15g03420.1基因是控制茎秆深绿/浅绿性状的关键基因。4.根据葫芦科基因注释及蛋白序列比对结果,发现Cp4.1LG15g03420.1基因编码与叶绿素合成相关的PRR2双组分反应调节蛋白,与拟南芥、黄瓜、西瓜和甜瓜同源性较高。亚细胞定位结果显示,最终将Cp4.1LG15g03420.1基因定位于细胞核上。5.时空表达分析表明,Cp4.1LG15g03420.1基因在296植株茎秆中的表达水平显著升高。同时Cp4.1LG15g03420.1基因在发芽后30 d时表达量显著升高,同时期叶绿素含量也显著提高。进一步验证了Cp4.1LG15g03420.1很可能参与叶绿素的合成。6.通过对候选基因启动子元件分析,发现候选基因在光响应元件和激素响应元件中参与重要的反应。双亲经激素和胁迫处理后,发现在激素水杨酸（SA）、脱落酸（ABA）、生长素（IBA）和黑暗胁迫下表达受到明显抑制,与启动子分析结果相一致。7.为了明确Cp4.1LG15g03420.1基因的多样性,开发了紧密连锁标记G4563和Fra3,并在美洲南瓜自然群体中进行验证,结果表明:标记G4563表型和基因型一致率在93%左右;而染色体片段缺失标记Fra3的验证结果表明:15号染色体Cp4.1LG15g03420.1基因的缺失在浅绿色茎秆的美洲南瓜材料中具有普遍性,且缺失片段存在差异。同时,在中国南瓜和印度南瓜中的验证结果表明,该位点是美洲南瓜的独有性状。总之,本研究对美洲南瓜茎秆深绿和浅绿性状进行了遗传分析,将其关键调控基因CpDsc-1定位在15号染色体65.2 kb的区间内,并发现该区间内Cp4.1LG15g03420.1基因是唯一候选基因。此外,开发了标记,分析了自然群体。本研究为美洲南瓜苗期选育提供了一个理想的苗期标记性状,同时为美洲南瓜分子标记辅助选择育种提供了新的基因和标记,并为进一步深入解析美洲南瓜茎秆深绿和浅绿的分子调控机制打下基础。