随着保护地栽培面积的不断增加以及连年重茬,南方根结线虫(Meloidogyne incognita)给西瓜生产带来的损失不断增加。因此,探究西瓜抗南方根结线虫机制,寻求根结线虫的防治方法意义重大。本研究一方面通过比较南方根结线虫在抗、感西瓜中的侵染过程,对其进行转录组分析,初步解析了西瓜对南方根结线虫的防御调控机制,为抗病基因挖掘、抗病品种选育提供了科学支撑。另一方面比较了红光处理对抗、感西瓜植株生长及根结线虫侵染的影响,从生理生化角度揭示了红光诱导西瓜植株对南方根结线虫的抗性机制,为利用红光诱导作物产生抗性的病虫害防治方法提供了一定的科学依据。本研究的主要结果如下:1.通过比较接种南方根结线虫后西瓜抗病材料‘红籽瓜’和感病材料‘M16’不同时期的根结及线虫发育情况发现,接种线虫后2 d,南方根结线虫在抗、感材料中均建立取食位点;到接种后6 d,抗、感材料根结大小及根结线虫的发育均没有明显差异;接种后8 d至30 d,‘M16’的根结直径及线虫体宽均显著高于‘红籽瓜’;‘M16’在接种后30 d时完成整个发育史,而‘红籽瓜’仅发育到三龄和四龄幼虫阶段。说明抗病材料‘红籽瓜’是通过抑制根结线虫的发育来减轻危害,其抗病机制还需要进一步在分子水平上进行深入挖掘。2.通过对24个南方根结线虫侵染后不同时期的抗、感西瓜根系样本进行转录组测序,平均每个样本共得到45,386,159个Clean reads,对其进行组装后进行Unigene的功能注释,共有20,156个Unigene被注释到GO、KEGG、COG等功能数据库。通过对抗、感西瓜间差异表达基因(DEGs)的分析,共获得了2,942个与响应南方根结线虫相关的DEGs,其中在‘红籽瓜’中特异表达的有1194个,在‘M16’中特异表达的有958个。对这些DEGs进行生物信息学分析表明,涉及线虫抗性的相关过程有活性氧清除、纤维素、木质素、丁布合成以及ABA信号传导等。在这些过程中,许多关键基因的表达与抗南方根结线虫呈正相关关系,如在线虫侵染的早期,‘红籽瓜’中纤维素、木质素、苯丙烷合成相关基因便立即启动表达,使细胞壁加厚,有效抑制了线虫的侵染;在线虫定殖的关键期及后期,‘红籽瓜’中转录及蛋白调控过程、ABA信号及活性氧清除过程的相关基因表达量提高,参与了对线虫的抗性;‘M16’中,在线虫侵染后,关键抗虫次级代谢物丁布的合成相关基因被持续抑制,使植株易感病。还有一些关键基因的表达与抗南方根结线虫呈负相关关系,如‘M16’在线虫侵染后,其光合作用过程相关基因大量表达,此过程可能被线虫劫持利用,有利于线虫生长发育及植株感病。用qRT-PCR方法对转录组结果进行验证,证明了两个结果的一致性。3.通过比较红光处理对抗、感西瓜植株生长及根结线虫侵染的影响发现,红光补光后,被南方根结线虫侵染的抗、感西瓜植株从株高、地上部鲜重、根鲜重等指标上均超过了对照植株,也降低了侵染植株的根结指数。对西瓜根系抗性相关保护酶活性的测定发现,抗、感材料的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)活性比对照均显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低,但抗病材料‘红籽瓜’的PAL、POD、SOD活性变化幅度均比感病材料‘M16’大;多酚氧化酶(PPO)活性没有明显变化。说明红光处理激活了西瓜体内抗性相关保护酶,抑制了南方根结线虫的正常发育,减轻了南方根结线虫对西瓜的危害。