西瓜(Citrullus lanatus)是夏季主要的消暑果品,具有很高的营养价值。由于西瓜本身是一种喜温耐热性作物,所以对低温环境比较敏感。虽然在设施栽培中利用温室大棚、地膜覆盖等技术满足西瓜生长所需适宜温度,但仍会受到低温的伤害,而且目前西瓜的耐冷性种质资源十分匮乏,急需解决西瓜的耐冷性问题。在生理生化方面已有研究发现西瓜多倍体耐冷性强,但在分子水平上的研究鲜有报道。本研究目的在于结合分子标记技术深入研究低温胁迫前后不同倍性西瓜的基因表达差异,以‘京欣1号’西瓜的母本‘83166’(二倍体)及其同源三倍体、四倍体为材料,应用MSAP技术、c DNA-AFLP技术和荧光定量PCR检测技术对低温处理前后不同倍性西瓜基因表达差异进行研究,研究结果如下:1.MSAP技术对低温处理前后不同倍性西瓜基因组DNA进行分析。通过28对引物扩增共得到3 534条谱带,平均每对引物扩增出126条谱带。就CCGG位点发生甲基化而言,不同倍体西瓜及低温处理后材料均以发生双链DNA内部甲基化比例最高,说明双链DNA内部甲基化是西瓜材料的主要形式。低温处理前,不同倍性西瓜之间的全甲基化率、半甲基化率及总甲基化率差异均不显著。低温处理后,以半甲基化率差异最为明显,其中二倍体、低温处理后二倍体半甲基化率分别为12.8%、9.3%;三倍体、低温处理后三倍体半甲基化率分别为15.3%、10.0%;四倍体、低温处理后四倍体半甲基化率分别为14.8%、8.3%。用U检测法分析,二倍体低温处理前后半甲基化差异不显著,三倍体差异显著,四倍体差异极显著,与倍性呈正相关。对DNA甲基化模式的变化特征分析发现,不同倍性西瓜低温处理前后的甲基化模式大部分未改变,但也有部分位点甲基化模式进行了调整。低温处理后二倍体、三倍体、四倍体发生去甲基化位点比例为18.4%、17.7%、17.8%,发生过甲基化比例为18.4%、17.0%、16.0%,说明不同倍性西瓜间的表观遗传变异机理有很大差别。选取13条差异带与西瓜基因组数据库比对有7条是西瓜基因组序列,经BLASTX比对分析发现这些基因与植物的生长发育、环境胁迫应答、信号转导等有关。2.利用c DNA-AFLP技术分析低温处理前后不同倍性西瓜的基因差异表达。通过26对引物扩增共得到1 927条带,其中二倍体、三倍体、四倍体的上调表达比例分别为48.2%、51.3%、58.6%,与倍性呈正相关;二倍体、三倍体、四倍体的下调表达比例分别为51.8%、48.7%、41.4%,与倍性呈负相关。选取54条差异带进行回收测序,经BLAST比对分析这些差异表达基因片段按功能可以分为7类,包括假定蛋白(25.9%),能量与代谢相关(31.5%),物质运输相关(5.6%),信号转导相关(3.7%),DNA修饰相关(1.9%),逆境相关(1.9%)及未知蛋白(29.6%)。3.利用荧光定量PCR检测上调表达基因在西瓜内的表达量发现,低温处理后乙酰辅酶A羧化酶的羧基转移酶β亚基是对照材料中表达量的3.56倍、低温处理后锌指蛋白是对照材料中表达量的1.45倍、低温处理后NADH脱氢酶亚基4是对照材料中表达量的16.68倍。说明了低温影响了西瓜体内某些抗逆蛋白或其他物质,调控基因的表达,从而使西瓜抵御低温胁迫。