对甜瓜CmPIPs基因家族鉴定和表达模式分析,为进一步探究甜瓜CmPIPs基因家族功能及甜瓜遗传改良提供理论依据和支持。利用TBtools、MEME、MEGA X、Plant-CARE工具对CmPIPs进行生物信息学分析,利用GraphPad Prism 10软件对CmPIP2;7在甜瓜授粉后不同时期中果皮中的表达量以及CmPIPs各成员在不同组织和不同浓度的植物激素处理幼叶中的表达量进行可视化解析。结果显示,CmPIP2;7与CsPIP2;8亲缘关系最近;12个CmPIPs家族成员主要分布在1,3,4,5,9,10,11号染色体上;除CmPIP2;8有3个外显子区,其余成员均有4个外显子区;CmPIPs各成员的启动子区域有多个顺式作用元件,如生长素、赤霉素、脱落酸等激素应答元件;CmPIP2;7在甜瓜的快速生长期以及成熟期的表达量显著上调;CmPIPs各家族成员在甜瓜的不同组织中均有表达;生长素浓度为40.0 μmol/L时,CmPIP2;4表达量显著上调,CmPIP1;1、CmPIP2;1、CmPIP2;2和CmPIP2;3的表达量极显著下调;脱落酸浓度为0.4,4.0,40.0 μmol/L时,CmPIP1;1、CmPIP2;1、CmPIP2;3、CmPIP2;9表达量均显著下调;茉莉酸甲酯浓度为44.640 μmol/L时,CmPIP2;1和CmPIP2;5表达量显著下调,CmPIP2;2、CmPIP2;3、CmPIP2;7、CmPIP2;9表达量显著上调;乙烯利浓度为4.0 mmol/L时,CmPIPs各成员表达量均显著上调。明确了CmPIPs基因家族成员的基因结构、序列特征、进化关系以及共线性关系,对其表达模式进行了解析。

为提高不同果肉硬度类型甜瓜材料的选择效率,加速良种培育,以脆肉甜瓜材料19A21、19A75和软肉甜瓜材料N84、20S66为亲本,分别构建F₂与BC₁F₁群体,采用感官测试统计,脆肉材料与软肉材料符合3∶1与1∶1理论值,说明甜瓜果肉硬度性状为单基因遗传,且脆肉相对于软肉为显性;以4份甜瓜亲本为供试材料,分析不同硬度类型果实的ACO活性变化及CmACO1的表达模式,结果显示,软肉甜瓜果实发育中ACO活性出现峰值,而脆肉甜瓜未出现,软肉甜瓜CmACO1表达量显著高于脆肉材料,说明该基因可能参与调控甜瓜果肉硬度。根据CmACO1在不同材料中的插入缺失位点(Insert/Deletion)差异,开发InDel-Pf标记,利用该InDel标记对32份甜瓜材料进行基因型检测,其中脆肉甜瓜表现为缺失带型,软肉甜瓜表现为非缺失带型,标记多态性与果肉硬度共分离。利用2个F₂群体对InDel-Pf标记进行验证,分子标记鉴定与表型鉴定符合率达到95.3%,98.1%。研究结果表明,InDel-Pf标记对甜瓜果肉硬度的实际鉴定有较高准确性,能够有效提高育种选择效率,缩短良种培育周期。

为了进一步分析粉红单端孢中TrPLD家族基因的生物学特性和在致病过程中的表达特性,通过对粉红单端孢全基因组测序得到的4个TrPLD基因,利用SMART、MEGA 7、ProtScale、SOPMA等软件对TrPLD基因家族进行生物信息学分析;应用RT-qPCR技术分析粉红单端孢在模拟侵染甜瓜果实过程中不同TrPLD基因的表达情况。系统发育树分析表明,TrPLD1与炭疽菌亲缘关系最近,同源性为63.89%;TrPLD2与淡紫拟青霉同源性为74.57%;TrPLD3和TrPLD4分别与禾谷镰刀菌和铜绿假单胞菌亲缘关系最近,同源性分别为65.38%和55.45%。生物信息学分析表明,TrPLD1、TrPLD2、TrPLD3和TrPLD4蛋白均具有PLD的2个保守结构域HKD基序,除HKD结构域外,TrPLD3还包含PX和PH结构域,且4种蛋白均属于亲水性不稳定蛋白,不含信号肽和跨膜结构,属于非分泌蛋白,4种蛋白包含不同数量的磷酸化位点,其中TrPLD3包含的数量最多;通过亚细胞定位预测发现,TrPLD1和TrPLD3主要定位于细胞核上,TrPLD2和TrPLD4主要定位于质膜上;RT-qPCR分析表明,在粉红单端孢模拟侵染甜瓜果实过程中,以CK表达量为对照,TrPLD1、TrPLD2、TrPLD3和TrPLD4的基因表达量随侵染过程的发生显著上调,其中TrPLD3基因表达量显著高于TrPLD1、TrPLD2和TrPLD4。综上表明,4个TrPLD具有不同的结构和生物学功能,其中,TrPLD3在粉红单端孢侵染甜瓜果实过程中发挥重要的调控作用。

为研究甜瓜蔓枯病（GSB）抗病基因在甜瓜染色体上的定位情况，对甜瓜蔓枯病抗病亲本P181、感病亲本P01及其F₂遗传分离群体进行蔓枯病抗性鉴定，根据F₂蔓枯病发病情况，选择2个亲本及F₂中极端抗病和极端感病的子代各30个，提取DNA并分别构建抗病和感病基因混池，利用SLAF-seq和BSA技术进行蔓枯病抗病基因QTL定位分析。测序共开发得到188 022个SLAF标签，分析过滤掉低质量的SNP位点后，获得5 676个高质量的SNP标记。采用SNP-index关联分析方法，在甜瓜染色体上获得2个与GSB抗性紧密关联的候选区域，一个定位于Chr01上的9 837 447~11 028 838 bp区间，区间大小为1.19 Mb；另一个定位于Chr04上的33 135 224~33 993 540 bp区间，区间大小为0.86 Mb。共有218个基因定位在关联区域内，依据基因功能注释分析，推测可能与甜瓜蔓枯病抗病相关的候选基因有15个，包括NBS-LRR基因1个，E3泛素蛋白连接酶合成基因5个，RPM1相关蛋白基因1个，锌指蛋白相关基因1个，NAC结构域蛋白基因1个，钙依赖蛋白激酶2个，凝集素相关受体蛋白基因3个，RING-H2 finger蛋白基因1个。研究结果将为甜瓜蔓枯病的抗性基因研究提供参考。

叶片叶绿素和根系丙二醛含量是评价甜瓜耐低温弱光特性的重要生理指标。为了正确处理生理指标的数据，筛选甜瓜耐低温弱光极端材料，对8份甜瓜核心亲本进行低温弱光特性评价。首先通过比较2个生理指标与伤害指数（表型指标）的鉴定结果，评价2个生理指标及数据处理方式的正确性。结果显示，通过直接比较胁迫后甜瓜叶片叶绿素和根系丙二醛含量，即可正确鉴定植株耐低温弱光特性。不耐低温弱光甜瓜自交系与耐低温弱光自交系相比，叶绿素含量更低，丙二醛含量更高。通过2个指标处理前后的变幅，能够辅助了解材料对胁迫的敏感程度。其次，通过筛选，获得耐低温弱光甜瓜材料P143和敏感材料P149，用以甜瓜耐低温弱光分子标记筛选群体构建。研究结果为甜瓜耐低温弱光生理指标选择和鉴定数据处理方法的标准化提供依据，也为其他逆境胁迫数据处理起到借鉴作用。

为了研究不同浓度镉胁迫对不同薄皮甜瓜品种幼苗生长和生理特性的影响，在前期试验的基础上，采用水培方法，以薄皮甜瓜品种X-T-G （相对高积累品种）和IVF-28（相对低积累品种）为材料，通过设置0，30，60，100 mg/L 4种不同镉浓度，研究不同镉胁迫浓度下X-T-G和IVF-28薄皮甜瓜品种地上部、根系生长和生理生化指标的变化。结果表明：X-T-G和IVF-28的株高、茎粗、总根长、根表面积、根体积、根尖数、分形维数均随镉胁迫处理的浓度增加而减小，其中X-T-G降幅与IVF-28相比较低。随着镉胁迫处理浓度的增加，2个供试的薄皮甜瓜品种的生理也发生了改变，其中SOD、MDA和H₂O₂含量均随镉胁迫处理浓度的升高而增大，POD活性和GSH含量在60 mg/L CdCl₂处理时达到最大，而CAT活性和PRO含量在30 mg/L CdCl₂处理时达到最大，其中X-T-G的生理生化指标高于IVF-28。综上可知，薄皮甜瓜品种X-T-G幼苗在镉胁迫下，幼苗对镉胁迫的耐受性高于IVF-28。

甜瓜两叶一心期是幼苗植株对低温弱光敏感时期。明确该时期甜瓜不同叶位SPAD值与叶绿素含量的变化规律与相关性，可以为SPAD值无损预测甜瓜叶绿素含量、鉴定甜瓜耐低温弱光特性科学选择测量叶。以甜瓜自交系P148两叶一心期幼苗为试材，测量自下而上3片新叶（Y1、Y2和Y3） SPAD值和叶绿素含量，利用SPSS 13.0软件One-Way-ANOVA程序和Correlation程序，分析甜瓜两叶一心期3片新叶叶绿素a、b和a+b含量的变化规律和与SPAD值的相关性；最后使用Regression程序，选择SPAD值与叶绿素含量相关系数最大的叶位，建立SPAD值与叶绿素含量回归方程，以此叶位作为甜瓜两叶一心时期利用SPAD值预测叶绿素含量的测量叶。结果表明，甜瓜两叶一心期叶片SPAD值和叶绿素含量随着叶位升高而增加，Y3的叶绿素含量极显著地高于Y1和Y2；3个叶位叶绿素含量与SPAD的相关性随着叶位升高而降低，Y1的Chla+b含量与SPAD值的相关性最高，建立回归方程：y（Chla+b）=0.032x（SPAD）-0.141，决定系数（R ²）=0.699；Y3的叶绿素含量与SPAD值无显著相关性。最终选择该时期第一片新叶作为利用SPAD值无损预测甜瓜叶绿素含量的测量叶，为批量筛选甜瓜耐低温弱光材料提供可操作方案。

以薄皮甜瓜品种清雅白玉为研究对象，通过对薄皮甜瓜从苗期开始施用4种不同浓度CO₂后在伸蔓期对植株的光合及生长的影响，来揭示光合提高的初步机制，同时确定北方地区冬春季温室薄皮甜瓜栽培最适的CO₂浓度，为薄皮甜瓜的冬春季设施内栽培的精准施肥提供理论依据。甜瓜植株分别设（400±12）μmol/mol （CK）、（800±24）μmol/mol （T1）、（1 200±36）μmol/mol （T2）、（1 600±48）μmol/mol （T3）共4种CO₂浓度，测定甜瓜植株伸蔓期干鲜质量、叶绿素含量、光合参数、光响应曲线、CO₂响应曲线、叶绿素荧光参数。结果表明，T3处理相对于CK使植株鲜质量增加116.03%、地上部分鲜质量增加118.66%、干质量增加78.70%、干鲜比降低17.28%、根冠比减少50.12%、净光合速率提高221.55%、气孔导度提高208.85%、胞间二氧化碳浓度提高429.74%、蒸腾速率提高394.49%、最大净光合速率提高71.52%、光饱和点提高64.07%、表观量子效率提高16.9%、光补偿点减少40.0%、RuBP的最大再生速率提高78.43%，PSⅡ实际量子产量提高44.3%，光化学淬灭qP、qL提高32.79%，43.14%，光合电子传递速率ETR提高41.1%；T1处理相对于CK使叶绿素a含量提高6.28%、Rubisco酶的最大催化速率提高52.8%和磷酸丙糖的运输速率（VTPU）提高35.13%，Fo降低11.69%、Fo'降低14.09%、Fm降低16.01%、Fm'降低18.92%、Ft降低22.03%。因此得出，CO₂施肥可以有效提高植株生长，提高光合作用、电子传递效率，提高光饱和点、CO₂饱和点，降低光补偿点，增大植物的生物产量，综合来说，T3（（1 600±48）μmol/mol）处理效果最显著。光合作用提高的原因在低浓度是由于叶绿素含量的提高、磷酸丙糖的运输速率提高的结果，高浓度主要是由于PSⅡ实际量子产量、光合电子传递速率以及光化学淬灭提高的结果。

油菜素内酯是调节植物生理活动的重要植物激素，DWF1是油菜素内酯合成途径中重要的合成酶之一。为了研究油菜素内酯合成酶基因DWF1在甜瓜果实发育过程中的功能，从甜瓜中克隆得到CmDWF1基因，并对该基因及其编码蛋白进行了生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR方法分析了该基因在甜瓜不同组织器官中的表达。结果表明：CmDWF1基因的开放阅读框片段长为1 701 bp，编码566个氨基酸，预测其编码蛋白的分子质量为66.115 11 ku，理论等电点为6.96，不稳定指数为48.18，总平均亲水性为-0.402，属于亲水性蛋白。CmDWF1蛋白含有FAD-binding-4结构域，推测其具有FAD氧化还原酶特性。该蛋白信号肽序列，在细胞质中的定位系数为9，推测其主要在细胞质中分布。二级结构预测显示，CmDWF1蛋白中α-螺旋的含量相对较高，为37.81%。系统进化分析表明，CmDWF1蛋白与黄瓜的亲缘关系较近；实时定量PCR结果表明，该基因在甜瓜的根、茎及叶中均有表达，但在根中表达量最高，并且在甜瓜果实授粉后25 d内表达量有明显的上升，35~45 d内表达量呈下降趋势。由以上结果可知，CmDWF1基因可能参与甜瓜油菜素内酯的合成，并进一步调节甜瓜的生长发育。

为获得与甜瓜果实成熟相关的基因，选择与乙烯生物合成及信号转导相关的4个基因家族HB（Homeobox）、RIN（Ripening inhibitor）、ETR（Ethylene receptor）、CTR（Constitutive triple reaction），对甜瓜全基因组鉴定，分别获得CmHB家族成员17个、CmRIN家族成员21个、CmETR家族成员3个和CmCTR家族成员20个，通过序列比对和基序分析验证了家族成员鉴定的可靠性。利用转录组测序方法，分析4个基因家族各成员在甜瓜品种河套蜜瓜原种和转反义CmACO1基因的河套蜜瓜品系M9生长期和成熟期果实中的表达量，发现河套蜜瓜原种中13个基因在2个发育时期果实中的表达量存在显著性差异，其中CmHB3、CmHB11生长期的表达量是成熟期的42，9倍，而CmHB4成熟期的表达量是生长期的27倍，其表达量均呈极显著差异。在M9品系中，12个基因在2个发育时期果实中的表达量存在显著差异，其中CmHB3、CmHB11生长期的表达量是成熟期的6，3倍，而CmHB4成熟期的表达量是生长期的41倍，其表达量均呈极显著差异。在生长期，CmHB3、CmHB11的表达量在2个材料中存在极显著差异，CmRIN14、CmRIN15存在显著差异。而在成熟期，CmHB3的表达量在2个材料中存在极显著差异，CmRIN14、CmRIN15存在显著差异。此外，还发现CmRIN14、CmRIN15在2个材料间的表达模式相反，表明其表达模式受CmACO1表达水平的影响。

为了研究甜瓜抗霜霉病资源T115抗性遗传规律，找到与抗病基因连锁的分子标记，并对抗病基因进行定位。以抗病资源T115和感病哈密瓜农家品种SP红心脆、F₁、BCr、BCs、F₂为材料，苗期接种甜瓜霜霉病进行抗性鉴定，基于ICuGI已构建遗传连锁图谱，应用集团分离法和1 090对甜瓜SSR引物进行连锁遗传分析。结果表明，T115对霜霉病的抗性属显性单基因控制，引物DM0073扩增出的特异性片段与抗病基因表现连锁关系，该片段大小为120 bp，与抗病基因遗传连锁距离为3.6 cM，并将抗病基因定位在LG1上。DM0073可作为甜瓜抗霜霉病分子育种的分子标记。

为了研究野生甜瓜PI414723抗性遗传规律，找到与抗病基因连锁的分子标记，并对抗病基因进行定位。以野生甜瓜PI414723和新疆哈密瓜农家品种卡拉克赛为材料构建BCr、BCs和F₂，苗期接种甜瓜霜霉病进行抗性鉴定、统计分析，基于ICuGI已构建遗传连锁图谱，应用集团分离法和1 090对甜瓜SSR引物进行连锁遗传分析。结果表明：PI414723对霜霉病的抗性由隐性单基因控制，引物DM0231扩增出的多态性条带与抗病基因表现连锁关系，该多态性片段大小为226 bp，遗传连锁距离为2.67 cM，并将抗病基因定位在LG9上。DM0231可作为甜瓜抗霜霉病分子育种的分子标记，也为进一步对抗霜霉病基因精细定位奠定了基础。