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化感自毒作用是连作障碍产生的重要原因之一,本实验以‘新银辉’甜瓜品种为材料,通过甜瓜植株浸提液处理甜瓜的种子和幼苗,分析甜瓜化感自毒作用的机理;利用数字基因表达谱测序技术,从基因差异表达的角度揭示甜瓜自毒作用的机理;克隆并验证部分密切相关基因,利用农杆菌介导法将R2R3-MYB基因转入甜瓜,探讨甜瓜植株浸提液介导自毒作用的分子机理。主要研究结果如下:1.甜瓜自毒作用的根系生理响应通过甜瓜植株浸提液胁迫处理甜瓜种子及植株,观察初生根形态和根系各项生理生化指标的变化,来研究自毒作用对甜瓜的影响。结果表明,植株水浸液抑制甜瓜初生根的生长,不同胁迫处理后初生根在形态上发生显著的变化。主根缩小、变粗,且根尖发生轻微腐烂,侧根数目增多。不同的生理生化指标呈现出一定的规律性。SOD的活性和MDA的含量随胁迫时间的延续呈上升的趋势,CAT的活性和可溶性蛋白的含量先升后降,POD的活性先降后升。2.甜瓜自毒作用数字基因表达谱的测序与分析利用Solexa测序技术对不同时间段植株浸提液处理的甜瓜幼苗进行数字基因表达谱测序(DGE),获得大量与逆境胁迫相关的基因。其表达模式分为4类:上调、下调、持续表达和瞬时表达。2d和4d分别获得差异表达基因的个数为1323个、331个。处理2d时获得差异表达基因的数量比处理4d时获得的数量大约多4倍。其中,前者所得的差异基因大部分上调表达。这些差异基因主要富集在核糖体代谢途径、光合作用途径、苯丙烷代谢途径、黄酮类生物合成途径等。3.甜瓜类黄酮途径相关基因的表达利用实时荧光定量PCR技术,研究了 6个结构基因和3个调控因子,在甜瓜植株浸提液介导的自毒作用过程中的相对表达。结果表明,所筛选的基因均表现出不同的表达模式。PAL基因和CHI基因的表达量随处理时间的延续呈现上升趋势;C4H基因和CHS基因的表达量在胁迫过程中有一定的波动;4CL基因和调控因子bHLH蛋白、R2R3-MYB转录因子的表达量均呈现先升高后降低的趋势,在植株浸提液处理2d时,达到最大值。bHLH蛋白和R2R3-MYB转录因子可能共同调节4CL基因的表达。4.甜瓜自毒作用相关MYB转录因子的克隆及遗传转化在数字基因表达谱分析的基础上,对其中1个MYB家族基因进行克隆,并利用农杆菌介导法转入甜瓜植株,对抗性愈伤组织进行PCR鉴定。检测证明R2R3-MYB45基因已成功转入甜瓜的基因组中。