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果皮颜色是黄瓜(Cucumis sativus L.)品种改良的一个重要品质性状,本研究以嫩果皮白色自交系H4为母本,墨绿色自交系Q1为父本,通过杂交获得F1,自交后得到分离群体F2。通过叶绿素含量的测定和叶绿体透射电镜观察,探究引起黄瓜嫩果皮白色的内在生理机理。同时在董绪(2015)对黄瓜白果皮颜色基因研究基础上,进一步用图位克隆法缩小候选基因区域,并通过实时荧光定量PCR分析、TA克隆测序技术筛选控制黄瓜嫩果皮颜色的候选基因,最终转化验证候选基因。主要研究结果如下:1.叶绿素含量测定和叶绿体透射电镜观察黄瓜嫩果皮墨绿色自交系Q1的叶绿素含量比嫩果皮白色自交系H4高,其中以果皮叶绿素含量差异最大。通过叶绿体透射电镜观察两亲本果皮的叶绿体数量和亚显微结构,发现嫩果皮白色自交系H4的叶绿体内部明显空化,出现提前衰老,缺乏淀粉粒,基粒类囊体降解,质体内部结构模糊。与Q1相比,H4的总质体数目减少,叶绿体数量少且体积小。2.标记筛选与基因定位在前人将控制黄瓜白果皮性状的目标基因定位在3号染色体末端的基础上,开发了63对CAPS标记,在Q1、H4和F1中筛选得到5对多态性标记,然后选取1655株嫩果皮白色F2单株进行基因定位,通过两个侧翼标记Q147和Q193将候选区域缩小至100.3kb,包含13个候选基因。3.实时荧光定量PCR分析分析13个候选基因在Q1和H4不同组织中的表达量差异,发现,Csa3G904080在授粉后8 d和13 d果皮中的表达量差异分别为1.86倍和2.42倍,Csa3G904110在授粉后8 d和13 d果皮中的表达量差异分别为1.59倍和6.15倍,Csa3G904130在授粉后8 d和13 d果皮中的表达量差异分别为5.34倍和9.19倍,Csa3G904140在授粉后8 d和13 d果皮中的表达量差异分别为5.01倍和22.63倍,其余9个基因表达量差异不明显。进一步分析基因Csa3G904080、Csa3G904110、Csa3G904130、Csa3G904140在黄瓜不同组织部位中的表达量差异,基因Csa3G904080在根和茎中的表达量最高;基因Csa3G904110在根、茎和果皮中均有高表达;基因Csa3G904130的表达量在果皮中差异明显,同时在根中也有明显差异;基因Csa3G904140在果皮中的表达量差异明显,在其它组织部位几乎无差异。4.TA克隆测序首先分析表达量有差异的基因在Q1和H4中的编码序列,发现Csa3G904080的编码序列存在3个SNP突变导致3个氨基酸变化;基因Csa3G904110有2个SNP同义突变,无氨基酸改变;基因Csa3G904130的CDS序列在两个亲本中一致,没有发生突变;基因Csa3G904140在第九个外显子末端有一个碱基G插入,导致移码突变提前终止翻译。分析发现,Csa3G904080和Csa3G904140的SNP突变在g DNA中也存在,在17份绿色/白色黄瓜种质资源测序结果表明,Csa3G904080三个外显子的SNP突变与表型不一致,Csa3G904140外显子碱基G插入与表型一致。因此,推测基因Csa3G904140控制黄瓜嫩果皮白色性状。5.Csa3G904140的遗传转化用农杆菌介导法在H4中转入Csa3G904140基因,共获得52株再生植株,有17株PCR检测为阳性。经基因表达量分析,部分转基因阳性植株的表达量有上升。但是表型观察发现,转基因阳性植株的果皮只有稍许变绿,变化不明显。