西瓜是世界性重要经济作物,我国栽培面积和产量均居世界第一。西瓜生育期相对较短,化肥需求量较大,通常需要施用较大量的磷肥,而西瓜磷肥利用效率不高、土壤缺磷和低磷胁迫现象时有发生。因此,开展西瓜磷高效利用基因型品种的筛选鉴定和低磷胁迫响应机制研究,对于该产业提质增效和绿色发展具有重要意义。本研究开展了西瓜种质资源磷元素利用指标评价、磷元素利用效率差异种质筛选、磷利用相关生理特征分析以及及机理研究等系列工作,取得的主要结果如下:1.建立了西瓜苗期磷效率的评价方法,对106份西瓜种质资源开展正常磷(0.5 m M)和低磷(0.01 m M)下的形态学、生理学评价。筛选鉴定出磷高效高敏感型的三个基因型ZJU036、ZJU119、ZJU126,以及磷低效低敏感型的三个基因型ZJU099、ZJU89、ZJU70。2.磷胁迫诱导西瓜根系生长,地上部生长受阻,同时西瓜保护酶系统活性变化及抗膜脂过氧化能力等生理指标与西瓜耐低磷能力相关。以磷高效高敏感型基因型ZJU036,磷低效高敏感型基因型ZJU059,磷高效低敏感型基因型ZJU063,磷低效低敏感型基因型ZJU099为供试材料,研究了不同磷效率基因型在低磷胁迫下根系形态结构和保护酶系统活性的变化。结果表明,磷胁迫诱导西瓜根部伸长,而地上部生长受阻;磷高效高敏感型基因型ZJU036相较于其他三个类型基因型,根系形态结构重塑能力更强,根系更发达使其耐低磷能力增强;低效低敏感型ZJU099的保护酶活性变化不明显,MDA含量显著上升,而磷高效高敏感型品种ZJU036的保护酶活性较对照均提高,MDA含量下降。3.利用RNA-seq技术,结合差异表达基因分析及基因注释信息,筛选得到7个西瓜耐低磷的候选基因。对磷高效高敏感型基因型ZJU036和磷低效低敏感型基因型ZJU099在正常磷(0.5 m M)和低磷(0.01 m M)处理下叶片和根部转录组进行了研究,发现在低磷胁迫下,两份材料叶片中磷酸代谢相关途径活跃,含磷化合物分解加速以维持植株体内磷稳态;根系中氧化应激反应基因得到显著富集,过氧化物酶等相关基因上调表达以维持体内氧化还原平衡和避免膜脂过氧化。综合分析发现多个磷活化,磷吸收与转运,物质代谢与利用和胁迫等相关基因,可能是导致ZJU036磷吸收利用能力强于ZJU099的关键基因。其中包括:Cla97C05G090840(PHT1;2)(只在ZJU036根系中显著上调表达)、Cla97C07G129290(PHT1;3)(在ZJU036根系中差异表达量高达8倍)、Cla97C06G116610(PHT1;5)和生长素SAUR家族基因Cla97C06G112020(只在ZJU036中显著上调表达)以及一些过氧化物酶基因Cla97C02G045130、Cla97C11G214520、Cla97C06G120350(在ZJU036根系中显著上调表达,在ZJU099中显著下调表达)。本论文成果将为后期高磷利用型西瓜育种提供重要的材料与基因基础。