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西瓜（Citrullus lanatus）,为葫芦科（Cucurbitaceae）西瓜属（Citrullus）,是一种重要的经济作物。株高是西瓜重要的的农艺性状,短蔓西瓜植株紧凑,蔓较短,适于高密度栽培,提高产量;在栽培和管理过程中,短蔓西瓜使西瓜生产更简约,省工省力。因此,开展对西瓜短蔓调控基因的精细定位与克隆研究,对培育短蔓西瓜新品种具有重要意义。本研究以短蔓“N21”、长蔓“M08”为亲本,构建F2代遗传群体,用于分析西瓜短蔓表型的遗传规律。分析表明N21的短蔓表型是由单隐性基因控制,命名为Cldf（Citrullus lanatus dwarfism）。同时,利用基因组重测序技术,完成西瓜短蔓基因的精细定位,确定赤霉素3-β-羟化酶编码基因Cla015407为Cldf的候选基因。主要试验结果如下:1. 相比于正常株系M08,矮化自交系N21蔓较短、株型紧凑、叶片较小。测量两个亲本及F1节间长度和株高,结果表明,N21的节间长度（4.0±0.8 cm,22个节间）远小于M08（9.6 cm±1.7 cm,22个节间）,而前者的株高（88.0±6.1 cm）也明显小于后者（211.6±8.9 cm）,正反交F1植株的株高和节间长度也显著高于短蔓N21,但低于正常株系M08,说明长蔓对短蔓为显性。群体蔓长形态统计发现,蔓长表型在苗期可明显区分,且在整个发育阶段明显分为短蔓或长蔓。2. 将亲本N21和M08通过正反交得到两个不同的F1代（N21×M08 F1和M08×N21 F1）。然后将F1进行自花授粉,每株单独收种,构建F2代分离群体,用于遗传分析和定位短蔓基因。统计正反交F2群体的蔓长分离数据,结果显示:在421株M08×N21F2群体中,长蔓植株有315株,短蔓植株有106株,比例3:1（c2=0.0008,p=0.93）符合孟德尔单基因遗传定律;在364株N21×M08 F2群体中,长蔓植株有266株,短蔓植株有98株,比例3:1（c2=0.62,p=0.40）也符合孟德尔单基因遗传定律。综上所述,N21的短蔓表型由单隐性基因控制,命名为Cldf。3. 本研究利用基因组重测序技术鉴定亲本基因SNP和Indels位点,共获得152,894个可靠的SNP和Indels位点,用于开发分子标记。在西瓜11条染色体上分别设计一条多态性标记扫描F2分离群体（96株）。连锁分析显示,9号染色体上的W12181817标记与短蔓Cldf位点连锁。随后,设计新的多态性标记确定群体（96株）的基因型,将短蔓基因定位在标记W1222182和W1221186之间,物理距离为235.67 kb。4. 用侧翼标记W01222182和W1221186对1996株群体进行基因分型,鉴定重组体,然后用4个高密度多态性分子标记扫描重组体,将基因Cldf定位在标记W1222183和W1222185之间,物理距离约为32.88 kb,并且获得育种上能辅助选种的共分离标记W1221184。5. 通过分析西瓜参考基因组（v1,97103）注释文件发现,候选区间内共有3个注释基因。结合序列分析及基因注释发现,在N21中,Cla015407内含子中的单核苷酸突变（G→A）影响内含子的原始剪接,导致Cldf的CDS存在13 bp的缺失,造成移码突变和翻译提前终止。此外,Cldf中参与酮戊二酸合成的保守区域Ny YPXCXXP也因翻译提前终止而缺失。因此,我们推断赤霉素3-β-羟化酶编码基因Cla015407为Cldf的候选基因。6. 利用实时荧光定量PCR技术,对候选基因Cla015407的组织特异性表达模式进行分析,结果表明Cla015407基因在亲本根、茎、叶、雄花和雌花中的表达模式相似;对GA合成和转导通路相关基因在亲本嫩茎的表达水平进行分析,结果表明:相比于M08,短蔓N21中CPS和KAO及3个GA20ox同源基因的转录水平均上调,说明可能存在反馈调节;2个Cl GID1s同源基因表现出不同的表达模式,表明它们可能具有不同的功能;在N21中5个DELLA同源基因中,只有基因Cla019759表达量被抑制。7. 对短蔓植株喷施外源GA3,结果发现外源GA3可以恢复短蔓表型,说明突变体N21为GA缺陷型突变体。8. 为了进一步研究GA3ox家族在植物中的进化,利用28个葫芦科GA3oxs和19个其他科同源基因构建了系统发育树。由系统发育树可知,该基因家族可被分成三组（I、II和III,其中II又可分为IIa、IIb亚组）,而亚组IIa只包含葫芦科GA3ox同源体,表明该亚组是葫芦科特有的。