黄瓜(Cucumis sativusL., 2n=14)是世界十大蔬菜作物之一,具有重要的经济价值。然而遗传基础狭窄,抗病基因匮乏,导致黄瓜在生产上病害发生非常严重,其中根结线虫(Meloidogynespp.)是目前影响黄瓜生产最重要的根部病害,可导致黄瓜严重减产,甚至绝收。南方根结线虫(Meloidogyne incognita)是危害我国黄瓜栽培的主要种群。迄今的研究在现有黄瓜种质资源和生产品种中尚未发现抗病基因,目前生产上也未发现抗南方根结线虫的黄瓜品种。利用野生抗性资源是改良和创制黄瓜新品种的重要途径。近缘野生种酸黄瓜(C.hystrix Chakr.,2n=24)是唯一能与栽培黄瓜成功杂交并获得可育后代的珍贵资源,具有抗南方根结线虫等多种栽培黄瓜需要的抗病基因。前期研究获得的黄瓜/酸黄瓜渐渗系携带有酸黄瓜抗南方根结线虫的优异性状。然而,目前尚不清楚其抗性遗传及其抗性相关机制,难以在育种实践中有效利用。因此,研究黄瓜/酸黄瓜渐渗系遗传规律及相关抗性机制对深入发掘抗病基因,实现黄瓜对南方根结线虫抗病性改良具有重要的理论意义与实践价值。本文利用黄瓜/酸黄瓜抗病渐渗系IL10-1与感病栽培黄瓜CC3构建的四世代群体进行渐渗系抗南方根结线虫的遗传规律分析;基于群体重测序技术,利用IL10-1和CC3构建的F2:6群体进行QTL定位与候选基因预测;以IL10-1为试材,从组织结构与激素水平对渐渗系南方根结线虫抗性机制进行研究。主要研究结果如下:1.黄瓜/酸黄瓜渐渗系南方根结线虫抗性的遗传分析对黄瓜/酸黄瓜渐渗系IL10-1人工接种南方根结线虫45 d后进行抗性再鉴定。结果显示,渐渗系IL10-1的根结指数为2.3,表现为抗病。以黄瓜/酸黄瓜抗南方根结线虫渐渗系IL10-1和感病黄瓜CC3构建的四世代群体(P1、P2、F1和F2)进行两季两地抗性性状调查,根结指数分布均为双峰分布。应用植物数量性状混合遗传模型,对抗性遗传特征进行分析。结果表明:种植在牌楼温室和江浦大棚不同种植环境的遗传均符合E-1模型,即渐渗系南方根结线虫抗性受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因控制。说明了种间渐渗系抗南方根结线虫遗传的相对稳定性和一致性。但不同地点Fi的遗传倾向和遗传参数不同,种植在牌楼温室的F2群体的主基因遗传率为11.53%,多基因遗传率为12.78%;种植在江浦大棚的F2群体的主基因遗传率为9.60%,多基因遗传率为16.37%。2.基于群体重测序的渐渗系抗南方根结线虫QTL定位及候选基因预测基于群体重测序技术,对以IL10-1与CC3构建的重组自交系F2:6群体的122个单株进行重测序及Bin标记开发,构建了一张包含1049个Bin标记,覆盖7个连锁群,全长1070.71 cM, Bin标记平均距离为1.02cM的遗传图谱。结合群体南方根结线虫抗病表型数据,采用区间作图法(LOD>3.0为阈值),分别在1号染色体上检测到1个QTL位点(贡献率为13.36%),在5号染色体上检测到2个QTLs(贡献率分别为9.07%和9.58%)且位置相邻。QTL区段内序列分析后,检测到37个发生非同义突变的基因。基因定量表达分析表明,在接种南方根结线虫早期,LRR (亮氨酸)富集蛋白编码基因Csa5M608240、Csa5M610420在IL10-1为上调表达而在CC3中呈下调表达,且在两材料中表达量显著差异,预测这两个可能在IL10-1早期对南方根结线虫防御反应中起主要作用;而与细胞壁结构组成相关基因Csa5M623410在抗感材料中表达变化趋势相近,且差异不显著,可能在渐渗系IL10-1早期抵御南方根结线虫侵染中起次要作用。3.黄瓜/酸黄瓜渐渗系IL10-1对南方根结线虫病抗性的组织结构特征在接种后不同天数,分别对抗感材料进行相关抗性指标统计。结果显示,接种后2d开始,抗病渐渗系IL10-1在根结数、根结大小、线虫侵入率等指标上均显著低于感病对照CC3。且在接种后3d时对根系进行染色观察,发现根结线虫在IL10-1中移动缓慢,主要集中在根系内皮层,而在感病对照CC3中线虫主要分布维管束区域。在线虫侵染早期(1, 2, 3 dai),分别对抗感材料的根结进行病理组织切片观察。结果显示,接种后1d时,CC3根系中已有巨型细胞形成;接种2d时,渐渗系IL10-1根系巨型细胞形成,但数量少、形状较小且呈延伸状,而对照CC3巨型细胞数量多、体积较大且可见清晰虫体;3d时,渐渗系IL10-1中的巨型细胞体积小且出现空洞状,而感病对照CC3中的巨型细胞进一步扩大且细胞内含物饱满。4.黄瓜/酸黄瓜渐渗系IL10-1对南方根结线虫抗性的激素响应特征以接水为对照,在南方根结线虫侵染早期(0, 1, 2, 3dai),分别对抗病渐渗系IL10-1与感病黄瓜品种CC3进行根系内源激素含量及相关基因表达的测定与分析。结果显示,接种早期,三种内源激素含量在抗感材料中差异显著。与接水对照相比,内源生长素的含量在渐渗系IL10-1显著减少,而在栽培黄瓜CC3中无明显变化;内源SA的含量在两材料中均显著增加,且IL10-1的增幅显著高于CC3;内源ACC的含量在渐渗系IL10-1显著增加,而在CC3中含量显著减少。说明IL10-1根系中IAA含量的减少、SA与ACC含量的增加共同作用促进了其对线虫的抗性;而SA不是IL10-1的特有抗性特征激素。在接种早期,激素相关基因的表达变化在抗感材料之间存在显著差异,其中生长素受体基因CsTIR1、CsAFB2,水杨酸合成途径关键基因CsPAL与乙烯生物合成氧化酶基因CsACO中均呈现在IL10-1上调表达而在CC3中下调表达;生长素响应因子CsARF10a、CsARF4与乙烯信号转导相关基因CsCTR1在IL10-1中均为下调表达而在CC3中呈现上调表达;水杨酸另一合成途径关键基因CsICS与乙烯生物合成氧化酶基因CsACO则在两个材料中均为下调表达。黄瓜/酸黄瓜渐渗系对南方根结线虫病早期互作是一个动态变化且高度复杂的响应过程。