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目的与意义：西瓜枯萎病是一种世界性的毁灭性土传真菌病害，是导致全球西瓜产量和品质降低的最严重障碍。西瓜枯萎病是由半知菌亚门镰孢属尖孢镰刀菌引起的，研究西瓜抗枯萎病菌生理小种1和2的遗传分析和染色体定位，将有利于高效改良栽培西瓜的枯萎病抗性，为开展西瓜抗枯萎病分子辅助育种提供技术支撑。
材料与方法：以来自中国优良栽培品种‘97103’与美国的栽培品种‘PI 296341-FR’杂交的103个重组近交系（RIL）组成的F8群体为实验材料。每个品系挑选生长一致的15株植物，用于枯萎病致病菌接种。其中‘Sugar Baby ’和‘Black Diamond’作为FON生理小种1（FON-1）感病品种对照，‘Charleston Gray’‘Crimson Sweet’和‘Calhoun Gray’作为FON生理小种1的抗病品种对照。‘Calhoun Gray’作为FON生理小种2（FON-2）的感病品种对照，‘SY630’作为FON生理小种2的抗病品种对照。结果使用SAS 8.0进行统计分析方差分析（ANOVA）。根据Knapp等人计算H2置信区（CI）。使用SAS在平均基础上计算Pearson在所有环境中的性状之间的表型相关系数。并检测FON生理小种1和生理小种2抗性QTL，以及接种FON-2的SNP标记。
结果与分析： 接种FON-1和FON-2后，‘97103’的发病指数高于‘PI 296341-FR’。在RIL群体中观察到FON-2抗性的超亲分离，而未检测到FON-1和FON-2抗性的平均疾病指数的变化，平均疾病指数分别为0.53和0.66。
FON生理小种1和生理小种2抗性测试中，接种FON生理小种1后，第21天RILs系存活近一半，R：S=1：1，表明FON-1的抗性可能受1个主效QTL的控制。接种FON生理小种2后，RILs系中只有1/4存活，R：S预期比例为1：3，表明FON-2的抗性可能受两个主效QTL的控制。值得注意的是，在FON-2接种后的第21天存活的23个植株中，有16个在接种FON-1后仍存活。因此选择对FON-2具抗性的材料更有意义。
在‘97103’与‘PI 296341-FR’群体中检测FON-1和FON-2抗性的QTL，检测到FON-1的1个主要QTL。在1号染色体上检测到的主效QTL（Qfon1.1）位于1bin2（5cM）和1bin3（7.1cM）之间，对于FON-1性状，最大LOD=13.2，解释了48.1%的表型变异。基于单标记分析检测FON-1的最近标记BVWS02309（655，755-655，染色体1上的903 bp）。如同预期，加性效应值表明野生登记亲本‘PI 296341-FR’在Qfon1.1基因座上贡献了有利的等位基因。在FON-1中发现的这个主效QTL比之前报道的6.1 cM（染色体1上的2.3-8.4 cM）具有更窄的定位区间（2.1 cM）因此，本研究中报道的标记对于育种者选择FON-1抗性是有价值的。
在9号染色体上检测到FON-2（Qfon2.1）的第1个QTL位于在9bin8和9bin9之间，最大LOD=3.3，并解释了13.7%的表型变异。 FON-2（Qfon2.2）的第2个QTL位于10bin35和10bin36之间的10号染色体上，最大LOD=3.1，解释了12.5%的表型变异，正如所料，来自野生种质亲本‘PI 296341-FR’的等位基因在QTL Qfon2.1对FON-2抗性有贡献，而亲本品种‘97103’与检测到的QTL Qfon2对FON-2抗性有关。这种现象表明，RIL群体中FON-2抗性可能发生超亲遗传，这可以解释为什么一些RIL系具有比‘PI 296341-FR’更高的抗性。
抗FON生理小种1的主要QTL区间含有84个基因。其中几种可用于今后对西瓜FON生理小种1抗性的研究。一种受体激酶（Cla004916），一种葡聚糖内切-1，3-葡糖苷酶前体（Cla004990）和3种位于FON-1 QTL和侧翼1M基因组区域的酸性几丁质酶（Cla004914，Cla004920和Cla004921）。在Qfon2.1 QTL区域发现一种脂氧合酶（Cla014845）基因，5种受体样激酶（Cla014853，Cla014955，Cla014972，Cla014725和Cla014728）和4种谷胱甘肽S-转移酶（Cla014674-Cla014677）基因。已知脂氧合酶蛋白参与植物的生物和非生物防御机制（Yan等人，2013），而受体激酶在病原体识别和植物的生长和防御中起重要作用。谷胱甘肽S-转移酶参与谷胱甘肽依赖性解毒途径，其在异生素的解毒中起关键作用。从该结果可以推断，4种谷胱甘肽S-转移酶可能参与赋予对真菌感染的抗性。在Qfon2.2中，存在一种精氨酸生物合成双功能蛋白（Cla017879），2种受体激酶蛋白（Cla017918和Cla017919）和一種脂质转移蛋白（Cla018045）。其中脂质转移蛋白（LTP）基因沉默的转基因番茄植物表现出对枯萎病的疾病易感性降低（Krasikov等，2011）。有趣的是，观察到的症状减轻与已知的植物防御报告基因（PR-1和WIPI）的表达谱改变无关。这项工作表明，脂质转移蛋白是番茄对枯萎病的完全易感性所必需的（Krasikov等，2011）。考虑到亲本栽培品种‘97103’与检测到的QTL Qfon2.2的FON-2抗性相关，有可能的是，易感性相关的脂质转移蛋白（Cla018045）的低表达促成了RIL群体中的FON-2抗性。
使用20个重新测序的西瓜品种测试SNP标记的有效性，所有20个重新测序的种质都与FON-1_Chr1SNP_502124位点的FON-1表型相匹配，表明该标记用于育种计划的准确性很高。虽然20个重新测序序列的种质代表了所有3种类型的西瓜，但重新排序的种群规模并不大;因此，我们在由Black Diamond 和 Calhoun Gray杂交后代231株F2群体中测试了SNP标记。接种FON生理小种1后第21天，F2群体中229株植物的表型与基于SNP标记Chr1SNP_502124的基因型的预测一致，表明该SNP标记可以有效地用于FON-1选择。为了将FON-1抗性性状引入商业杂交品种，使用FON1_Chr1SNP_502124进行标记辅助选择育种程序以选择FON-1抗性。在FON-1_Chr1SNP_502124基因座上含有SY630基因型（杂合子）的所有植物在由中国优良品系KYF 9 SY630杂交产生的61株BC1群体中显示出FON-1抗性。
结
材料与方法：以来自中国优良栽培品种‘97103’与美国的栽培品种‘PI 296341-FR’杂交的103个重组近交系（RIL）组成的F8群体为实验材料。每个品系挑选生长一致的15株植物，用于枯萎病致病菌接种。其中‘Sugar Baby ’和‘Black Diamond’作为FON生理小种1（FON-1）感病品种对照，‘Charleston Gray’‘Crimson Sweet’和‘Calhoun Gray’作为FON生理小种1的抗病品种对照。‘Calhoun Gray’作为FON生理小种2（FON-2）的感病品种对照，‘SY630’作为FON生理小种2的抗病品种对照。结果使用SAS 8.0进行统计分析方差分析（ANOVA）。根据Knapp等人计算H2置信区（CI）。使用SAS在平均基础上计算Pearson在所有环境中的性状之间的表型相关系数。并检测FON生理小种1和生理小种2抗性QTL，以及接种FON-2的SNP标记。
结果与分析： 接种FON-1和FON-2后，‘97103’的发病指数高于‘PI 296341-FR’。在RIL群体中观察到FON-2抗性的超亲分离，而未检测到FON-1和FON-2抗性的平均疾病指数的变化，平均疾病指数分别为0.53和0.66。
FON生理小种1和生理小种2抗性测试中，接种FON生理小种1后，第21天RILs系存活近一半，R：S=1：1，表明FON-1的抗性可能受1个主效QTL的控制。接种FON生理小种2后，RILs系中只有1/4存活，R：S预期比例为1：3，表明FON-2的抗性可能受两个主效QTL的控制。值得注意的是，在FON-2接种后的第21天存活的23个植株中，有16个在接种FON-1后仍存活。因此选择对FON-2具抗性的材料更有意义。
在‘97103’与‘PI 296341-FR’群体中检测FON-1和FON-2抗性的QTL，检测到FON-1的1个主要QTL。在1号染色体上检测到的主效QTL（Qfon1.1）位于1bin2（5cM）和1bin3（7.1cM）之间，对于FON-1性状，最大LOD=13.2，解释了48.1%的表型变异。基于单标记分析检测FON-1的最近标记BVWS02309（655，755-655，染色体1上的903 bp）。如同预期，加性效应值表明野生登记亲本‘PI 296341-FR’在Qfon1.1基因座上贡献了有利的等位基因。在FON-1中发现的这个主效QTL比之前报道的6.1 cM（染色体1上的2.3-8.4 cM）具有更窄的定位区间（2.1 cM）因此，本研究中报道的标记对于育种者选择FON-1抗性是有价值的。
在9号染色体上检测到FON-2（Qfon2.1）的第1个QTL位于在9bin8和9bin9之间，最大LOD=3.3，并解释了13.7%的表型变异。 FON-2（Qfon2.2）的第2个QTL位于10bin35和10bin36之间的10号染色体上，最大LOD=3.1，解释了12.5%的表型变异，正如所料，来自野生种质亲本‘PI 296341-FR’的等位基因在QTL Qfon2.1对FON-2抗性有贡献，而亲本品种‘97103’与检测到的QTL Qfon2对FON-2抗性有关。这种现象表明，RIL群体中FON-2抗性可能发生超亲遗传，这可以解释为什么一些RIL系具有比‘PI 296341-FR’更高的抗性。
抗FON生理小种1的主要QTL区间含有84个基因。其中几种可用于今后对西瓜FON生理小种1抗性的研究。一种受体激酶（Cla004916），一种葡聚糖内切-1，3-葡糖苷酶前体（Cla004990）和3种位于FON-1 QTL和侧翼1M基因组区域的酸性几丁质酶（Cla004914，Cla004920和Cla004921）。在Qfon2.1 QTL区域发现一种脂氧合酶（Cla014845）基因，5种受体样激酶（Cla014853，Cla014955，Cla014972，Cla014725和Cla014728）和4种谷胱甘肽S-转移酶（Cla014674-Cla014677）基因。已知脂氧合酶蛋白参与植物的生物和非生物防御机制（Yan等人，2013），而受体激酶在病原体识别和植物的生长和防御中起重要作用。谷胱甘肽S-转移酶参与谷胱甘肽依赖性解毒途径，其在异生素的解毒中起关键作用。从该结果可以推断，4种谷胱甘肽S-转移酶可能参与赋予对真菌感染的抗性。在Qfon2.2中，存在一种精氨酸生物合成双功能蛋白（Cla017879），2种受体激酶蛋白（Cla017918和Cla017919）和一種脂质转移蛋白（Cla018045）。其中脂质转移蛋白（LTP）基因沉默的转基因番茄植物表现出对枯萎病的疾病易感性降低（Krasikov等，2011）。有趣的是，观察到的症状减轻与已知的植物防御报告基因（PR-1和WIPI）的表达谱改变无关。这项工作表明，脂质转移蛋白是番茄对枯萎病的完全易感性所必需的（Krasikov等，2011）。考虑到亲本栽培品种‘97103’与检测到的QTL Qfon2.2的FON-2抗性相关，有可能的是，易感性相关的脂质转移蛋白（Cla018045）的低表达促成了RIL群体中的FON-2抗性。
使用20个重新测序的西瓜品种测试SNP标记的有效性，所有20个重新测序的种质都与FON-1_Chr1SNP_502124位点的FON-1表型相匹配，表明该标记用于育种计划的准确性很高。虽然20个重新测序序列的种质代表了所有3种类型的西瓜，但重新排序的种群规模并不大;因此，我们在由Black Diamond 和 Calhoun Gray杂交后代231株F2群体中测试了SNP标记。接种FON生理小种1后第21天，F2群体中229株植物的表型与基于SNP标记Chr1SNP_502124的基因型的预测一致，表明该SNP标记可以有效地用于FON-1选择。为了将FON-1抗性性状引入商业杂交品种，使用FON1_Chr1SNP_502124进行标记辅助选择育种程序以选择FON-1抗性。在FON-1_Chr1SNP_502124基因座上含有SY630基因型（杂合子）的所有植物在由中国优良品系KYF 9 SY630杂交产生的61株BC1群体中显示出FON-1抗性。
结