下载文档原格式
发育过程中不同倍性西瓜果实番茄红素合成基因表达及内源激素合成差异的研究作者：豆峻岭袁平丽赵胜杰何楠朱红菊高磊姬万丽路绪强刘文革来源：《中国瓜菜》2019年第08期目的与意义：番茄红素是一种强抗氧化剂，其抗氧作用是维生素E的100倍，西瓜中富含番茄红素，而且西瓜果实中的番茄红素鲜食即可被人体直接吸收而产生保健作用。
有研究表明，三倍体无籽西瓜及同源四倍体西瓜的番茄红素、瓜氨酸和维生素C等次生物质含量显著高于其二倍体祖先。
西瓜多倍体为什么会产生这些优势？其多倍体优势机制是什么？本研究通过对不同倍性西瓜果实发育不同时期番茄红素的积累差异、合成酶基因的表达差异和不同基因剂量酶基因的转录调控差异以及与番茄红素相关内源激素的积累差异进行分析，以期从基因表达水平上阐明多倍体西瓜高番茄红素含量的分子机制。
材料与方法：以不同瓤色纯合的同基因型不同倍性西瓜品种作为材料，二倍体（2n=2X=22）西瓜品种‘蜜枚’（红瓤）、‘黄枚’（黄瓤）分别经人工诱导形成四倍体（4n=4X=44），然后再与各自的二倍体杂交形成纯合的三倍体无籽西瓜品种‘蜜枚’、‘黄枚’（3n=3X=33）。
从授粉后10 d开始采取果肉样品，每次每个品种取3个长势及坐瓜节位相近的果实，切开去籽后取果实中部瓜瓤样品。
单瓜采样，每隔5 d采1次样，直到果实过熟（授粉后40 d）。
样品分2份，1份将样品匀浆成汁后保存于-20℃用于番茄红素的测定，另1份液氮速冻后保存于-80℃用于RNA提取。
每个瓜瓤样品重复测定3次。
以高效液相色谱（HPLC）法测定西瓜果实中番茄红素含量。
以实时荧光定量PCR法对番茄红素合成基因（PSY， PDS， ZDS， CRTISO， LCYb）进行不同倍性不同发育时期的荧光定量分析。
以ELISA（酶联免疫吸附实验）法测定果瓤中内源激素含量。
结果与分析：（1）黄瓤品种中番茄红素一直维持在较低的水平。
同一基因型不同倍性间的红瓤品种番茄红素含量表现为多倍体大于二倍体，在发育后期，红瓤西瓜的番茄红素含量都表现为三倍体大于四倍体，四倍体大于二倍体。
各取授粉后30 d，大小、色泽、成熟度基本一致的果实3~5 个。
1.2 试剂与仪器
试剂：分光光度计法用的二氯甲烷、石油醚（60-90）、甲醇、乙醇均为分析纯；
1.3.1 番茄红素样品的制备西瓜果实纵切后剔除种子和果皮部分，在果肉的不同部位混合取样，用电动匀浆机做破壁处理，准确称取处理后的瓜汁3 g，置于与真空泵相连的砂芯漏斗中抽滤，用20 mL 无水乙醇分3 次脱水处理，再用30 mL 甲醇分3 次洗
涤至洗出液无色。
换接新的抽滤瓶，西瓜渣用2%二氯甲烷石油醚提取液洗涤至洗出液无色，合并提取液移入100 mL 容量瓶，用少量2% 二氯甲烷石油醚提取液洗抽滤瓶3 次倒入容量瓶，用提取液定容至100 mL[5]。
1.3.2 分光光度计法的测定取一部分1.3.1 制备的番茄红素样
品溶液在波长为502 nm 处测定吸光值。
将番茄红素标样分别配制成0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 μg·mL-1 的一系列浓度，绘制番茄红素标准曲线，线性方程为： y=3.489x+0.1297，
R2=0.998511。
番茄红素含量/（mg·kg-1）＝（A×3.49+0.1297）/W×
f，R2=0.998511。
式中：A 为502 nm 处的吸光值； 3.49 为标准曲线的斜率；W 为样品的质量（g）； f 为稀释倍数。
西瓜果实主要性状的遗传及相关性分析尚建立;吕品;王吉明;马双武【期刊名称】《华北农学报》【年(卷),期】2015(000)0z1【摘要】为了明确西瓜果实形状、果肉颜色等7项果实主要性状的遗传规律及相关性，采用西瓜材料 B132－8为母本、B133－4为父本配制杂交组合，构建后代遗传群体，得到 F292株。
通过标准化采集后代单株的果实形状、果形指数、果皮覆纹形状、果肉颜色、果肉番茄红素含量、种皮颜色及种子千粒质量等数据，采用SPSS 17．0软件统计分析。
结果表明：果实形状、果肉颜色、种皮底色表现出质量性状遗传特征，但 F2不符合孟德尔遗传分离定律，分离比例分别为1∶3∶1。
果皮覆纹形状、西瓜种子千粒质量表现出质量性状遗传，其中齿条和小种子性状分别为显性单基因遗传。
果形指数、果肉番茄红素含量表现出数量性状遗传特征，F2符合正态分布。
相关性研究结果表明，果实形状和果形指数、果肉颜色和果肉番茄红素含量分别为极显著正相关，果肉颜色和果实形状、果形指数分别为显著相关。
【总页数】5页(P87-91)【作者】尚建立;吕品;王吉明;马双武【作者单位】中国农业科学院郑州果树研究所，河南郑州 450009;郑州大学，河南郑州 450001;中国农业科学院郑州果树研究所，河南郑州 450009;中国农业科学院郑州果树研究所，河南郑州 450009【正文语种】中文【中图分类】S651.03【相关文献】1.花椰菜主要性状遗传规律以及性状相关性分析 [J], 郎朗;姚星伟;刘莉莉;文正华;单晓政2.西瓜主要果实性状与果实裂应度的相关性 [J], 许晓婷;刘童光;张其安;江海坤;赵俊龙;马福萌3.100份西瓜种质果实品质相关性状的遗传多样性分析 [J], 李清;郭禄芹;方晓霞;胡倩梅;杨世超;刘东明;杨路明;马长生4.基于全基因组重测序构建西瓜高密度遗传图谱和果实相关性状的基因定位 [J], 李兵兵;刘文革5.109份西瓜育种材料果实性状的遗传多样性分析 [J], 王铭;刘江;王长彪;郝科星;侯富恩;张涛;杨晋明因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
西瓜中番茄红素的研究进展施先锋;孙玉宏;赵辉【摘要】综述了番茄红素的生理功能,分析了影响西瓜中番茄红素含量因素和提取方法,阐述了存在的问题和对市场前景的展望,为开发利用西瓜果实中番茄红素提供理论基础和实践依据.【期刊名称】《长江蔬菜》【年(卷),期】2008(000)006【总页数】4页(P31-34)【关键词】西瓜;番茄红素;含量;提取【作者】施先锋;孙玉宏;赵辉【作者单位】湖北武汉市农业科学研究所;武汉市农业科学研究所;武汉市农业科学研究所【正文语种】中文【中图分类】S6番茄红素(Lycopene)是一种天然类胡萝卜素，具有优越的生理功能，广泛用于保健食品、医药和化妆品，是很有开发价值的功能性天然食用色素。
番茄红素为针状深红色晶体，分子式为C40H56，分子量为536.85，熔点为174℃。
可溶于乙醚、己烷，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂，不溶于水。
且由11个共轭及2个非共轭碳－碳双键组成的直链型碳氢化合物，使其具有抗坏血酸活性、碎灭单线态氧和清除过氧化氢等作用[1～2]。
西瓜果实不仅风味优美，果汁中含有大量糖分、有机酸以及矿物质，更重要的是含有丰富的番茄红素。
因此，美国心脏协会授权在西瓜产品上可以使用有利于心脏健康的“Heart Healthy”标志[3]。
自20世纪50年代中期发现番茄红素在人类健康上的作用以来，番茄红素的研究受到了普遍的关注。
目前国内外的研究均以从番茄中提取番茄红素为主，有关西瓜果实中番茄红素的研究一直未被重视。
但美国农业部的研究发现，与等重的生番茄相比，西瓜红色部分的番茄红素含量比番茄高40%左右，尤以红色无籽西瓜的番茄红素含量最高。
且番茄中的番茄红素只有经过加热或加工处理后才会更有效地被人体吸收，而西瓜鲜食，其番茄红素就可以直接产生生理效应[4]。
因此，开展西瓜番茄红素的提取、纯化及加工保健品的研制，将为西瓜的深度开发与利用提供更加广阔的前景。
目前，番茄红素已被联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）、联合国食品添加剂委员会（JECFA）认定为A类营养素，并为50多个国家和地区作为营养和着色双重作用的食品添加剂，广泛用于保健食品、医药和化妆品[5]。
袁平丽，李 智，赵胜杰，等．西瓜种质资源番茄红素含量评价［Ｊ］．江苏农业科学，２０１８，４６（７）：１１５－１２０．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０１８．０７．０２８西瓜种质资源番茄红素含量评价袁平丽，李 智，赵胜杰，路绪强，何 楠，尚建立，刘文革（中国农业科学院郑州果树研究所，河南郑州４５０００９） 摘要：采用分光光度计法测定２２１份西瓜种质资源的番茄红素含量，采用类平均聚类法对２０１份红、粉瓤西瓜种质资源进行聚类分析。
结果表明，番茄红素含量与西瓜品种的瓤色相关，差异很大，２０１份红、粉瓤西瓜品种中的番茄红素含量在１０．０３～９１．９９ｍｇ／ｋｇ之间，平均含量为３５．２３ｍｇ／ｋｇ，变异系数为４１．９５％，２０份黄、白、橘色瓤西瓜品种中的番茄红素含量相对极少，在０～６．３２ｍｇ／ｋｇ之间，平均含量为１．７９ｍｇ／ｋｇ，变异系数为９５．８０％；２０１份红、粉瓤西瓜种质资源被聚为普通型、中间型、高型、极高型４大类，其变异系数分别为２４．２９％、１２．５１％、７．４１％、７．４４％，其中普通型类群中番茄红素含量的变异较为丰富；国外引进品种、选育品种、地方品种在４个类群中均有分布，品种栽培类型与番茄红素含量无明显相关性。
在此研究基础上，筛选出６份极高番茄红素含量和９份高番茄红素含量的西瓜品种。
关键词：西瓜；番茄红素含量；种质资源；聚类分析；变异系数 中图分类号：Ｓ６５１．０１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０１８）０７－０１１５－０６收稿日期：２０１６－１１－１０基金项目：国家西甜瓜产业技术体系专项（编号：ＣＡＲＳ－２６－０３）；国家自然科学基金（编号：３１１７１９７９）；中国农业科学院科技创新工程专项（编号：ＣＡＡＳ－ＡＳＴＩＰ－２０２５－ＺＦＲＩ）。
作者简介：袁平丽（１９８７—），女，河南辉县人，硕士，从事多倍体西瓜遗传育种研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｐｉｎｇ５１３＠１６３．ｃｏｍ。
小型西瓜果肉颜色遗传分析作者：魏晓明于长宝刘继秀郭宇李梦高美玲来源：《中国科技博览》2016年第17期[摘要]小型西瓜（Citrullus lanatus）作为一种新型品种在市场上逐渐活跃起来，市场前景非常具有潜力，已经成为我国近几年高效农业项目之一。
本试验分别以果肉颜色、果皮厚度、种子大小等重要农艺性状差异较大的K1（红色果肉、小籽）和L1（黄色果肉、大籽）及K2（红色果肉、厚果皮）和L1（黄色果肉、薄果皮）为亲本配置了几个世代群体，将成熟西瓜的果肉颜色与国际标准比色卡进行对比，分析果肉颜色遗传的规律。
（1）K1×L1群体中的子一代F1的果肉颜色表现出偏向于黄色的红黄杂色，可说明黄色对红色为不完全显性；子二代F2出现性状分离；（2）K2×L1群体中的子一代F1果肉颜色表现为黄色，可证明黄色对红色完全显性；子二代F2出现性状分离；（3）在两个群体中的子二代F2中，红色果肉西瓜与黄色果肉西瓜的比例基本满足1：3，因此可以认为它们的遗传满足孟德尔的单基因遗传定律；（4）在两个回交群体中，BC1P1红色果肉西瓜与黄色果肉西瓜的比例均满足1：1，BC1P2西瓜果肉颜色全部为黄色，这说明西瓜的果肉颜色是由一对基因控制。
[关键词]小型西瓜果肉颜色遗传分析中图分类号：S5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0179-03西瓜（Citrullus lanatus）是一种重要的园艺作物。
根据联合国粮食农业组织（FAO）的数据统计（http：///），2009年世界西瓜总产量超过1亿吨，占蔬菜总产量的10.7%。
同年，中国年产6820万吨，是西瓜产量最高的国家，占世界产量的67.7%。
西瓜因其经济和营养的重要性越来越受世界各地的欢迎和喜爱[1]。
小型西瓜又被称为“迷你西瓜”，是近年来新培育的一种西瓜品种，小型西瓜的果型较小、有较为优等的品质、生长周期比较短，栽培形式多样化，而且种植效益也很高，十分受现今广大生产者和消费者的欢迎。
西瓜果实番茄红素含量的遗传分析路绪强;高磊;赵胜杰;何楠;刘文革【摘要】以高番茄红素含量的自交系‘花贝雷’(P1)和低番茄红素含量的自交系‘13-3-3’(P2)为亲本材料,构建了包括P1、P2、B1、B2、F1及F2的6个世代群体,采用数量性状主基因+多基因混合遗传的六世代联合分析法,对西瓜果实番茄红素含量的遗传规律进行研究.结果表明,番茄红素含量的遗传符合“一对加性—显性主基因+加性—显性—上位性多基因”模型,其中主基因的加性效应为6.43,显性效应为-4.00,主基因在B1、B2和F2世代的遗传率分别为21.76％、3.99％、27.28％;多基因的遗传率分别为77.65％、94.64％、72.09％.研究结果将为西瓜果实高番茄红素优异基因的挖掘和优质新品种选育提供理论依据.【期刊名称】《中国瓜菜》【年(卷),期】2016(029)012【总页数】4页(P6-9)【关键词】西瓜;番茄红素;遗传分析【作者】路绪强;高磊;赵胜杰;何楠;刘文革【作者单位】中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009;中国农业科学院郑州果树研究所郑州450009【正文语种】中文西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum.&Nakai]属于葫芦科西瓜属的一年生蔓性草本植物，因其营养丰富，味甜多汁，有夏季“水果之王”的美誉，已成为重要的世界性园艺作物。
中国作为世界上最大的西瓜生产与消费国，产量占世界总产量的60%以上［1］。
据联合国粮农组织2013年统计，世界上西瓜的收获面积达到了水果收获面积的5.4%，产量占13.4%，分别居世界水果收获面积和产量的第7位和第1位。
西瓜果实富含番茄红素、瓜氨酸、维生素C等多种对人体健康有益的功能性成分，其中番茄红素是西瓜果实中的主要类胡萝卜素，是造成西瓜果实呈现红色的主要因素，作为一种功能性天然色素，具有淬灭活性氧、消除自由基、预防癌症及心血管疾病等对人体有益的功能［2-3］。
西瓜果实中的番茄红素比番茄中的更容易被人体吸收，其有效性比番茄高出 40%［4］。
随着人们饮食结构的转变，对优质西瓜品种的选育显得尤为重要，番茄红素作为西瓜的重要品质属性，成为研究人员关注的焦点。
近几年来对西瓜番茄红素的研究主要集中在发育过程中番茄红素含量的动态变化［5-6］、无籽西瓜果实发育过程中番茄红素合成代谢酶基因的表达［7］、西瓜内源激素与番茄红素积累的相关性研究［8］及西瓜果实番茄红素含量的QTL定位研究［9］等方面，而对西瓜果实番茄红素含量遗传规律的研究还未见报道。
品质或与品质相关的某种成分含量一般具有数量性状的特征，对其遗传规律的研究主要通过章元明等［10］、盖钧镒等［11］开发的多世代联合的主基因与多基因的数量性状遗传分析方法，已在番茄、茄子、普通白菜、青花菜和甜瓜［12-16］等蔬菜作物上进行广泛应用。
笔者以高番茄红素和低番茄红素西瓜自交系杂交衍生的六世代群体为研究对象，采用主基因+多基因混合遗传的六世代联合分析法，对西瓜果实番茄红素含量的遗传规律进行解析，为西瓜果实高番茄红素优异基因的挖掘、种质资源创新和选育优质新品种提供理论依据。
1 材料与方法1.1 材料以中国农业科学院郑州果树研究所多倍体西瓜育种课题组从美国引进的品种‘Cathay Belle’经多年自交筛选出的具有高番茄红素含量的西瓜自交系‘花贝雷’(鲜红瓤)和从‘京欣1号’分离后代中经多年自交选育出的的低番茄红素含量的自交系‘13-3-3’（粉红瓤）为试验材料。
1.2 方法1.2.1 群体构建 2013年3—7月，将西瓜高番茄红素含量自交系‘花贝雷’与低番茄红素自交系‘13-3-3’种植于郑州果树研究所新乡综合试验基地，二者进行杂交获得F1；2014年3—7月，两亲本分别与F1回交获得B1（F1×P1）和B2（F1×P2），同时F1自交获得F2。
2015年3—7月，将亲本及F1各设3个重复，分别定植于B1、B2及F2群体内，进行标记，以便于控制环境条件的一致性，双蔓整枝，第2雌花留单瓜，在新乡基地按露地常规栽培方式进行管理，最终获得P1（15株）、P2（15株）、B1（116株）、B2（94株）、F1（15株）及F2（112株）六世代群体。
1.2.2 番茄红素含量的测定授粉35d果实完全成熟后取样，取果实中心部位不包含种子的果肉，用榨汁机匀浆，放-20℃冰箱备用。
番茄红素含量（FW）的测定参照万学闪等［5］的方法。
1.2.3 统计分析试验数据采用曹锡文等［17］植物数量性状的主基因+多基因混合遗传分析软件，对‘花贝雷’和‘13-3-3’组合的六世代单株数据进行分析，通过 1对主基因（A）、2对主基因（B）、多基因（C）、1对主基因+多基因（D）、2对主基因+多基因（E）等5类24种遗传模型的极大似然估计，结合AIC（极大似然函数）准则、似然比检验及一组适合性测验（均匀性检验 U12、U22、U32、Smirnov 检验、Kolmogorov检验），从中选出最优的遗传模型（AIC值相对较小，适合性较好）。
根据最优模型采用最小二乘法估计出主基因与多基因的效应值、方差及遗传参数。
2 结果与分析2.1 各世代番茄红素含量次数分布在‘花贝雷’ב13-3-3’组合的6个世代群体中，高番茄红素含量的亲本（‘花贝雷’，P1）单株中心果肉番茄红素含量的平均值为49.38 mg·kg-1，低番茄红素含量的亲本（‘13-3-3’，P2）单株中心果肉番茄红素含量的平均值为28.08 mg·kg-1，F1单株平均番茄红素含量为51.30 mg·kg-1，高于高番茄红素亲本‘花贝雷’，即高番茄红素含量对低番茄红素含量为超显性。
6个世代群体平均番茄红素含量及变异系数如表 1，可知：P1、P2及 F1变异系数较小，各单株的番茄红素含量差异不明显；而B1、B2及F2变异系数较大，各单株的番茄红素含量差异明显。
分离群体B1、B2、F2各单株番茄红素含量的频率分布如图1，可以看出：B1、B2、F2单株番茄红素含量的次数分布均呈现出偏态分布，表明番茄红素含量是数量性状遗传，具有明显的主基因+多基因遗传效应。
表1 6个世代群体平均番茄红素含量及变异系数世代类型P1 P2 B1 B2 F1 F2 ω（番茄红素）/（mg·kg-1）49.38 28.08 41.28 28.76 51.30 42.90变异系数/%1.44 4.07 25.70 24.27 1.11 23.96图1 花贝雷’ב13-3-3’组合分离群体番茄红素含量的次数分布2.2 番茄红素含量的遗传模型根据六世代群体番茄红素含量结果的实际分布，采用数量性状主基因+多基因混合遗传的六世代联合分析法，对‘花贝雷’ב13-3-3’组合6世代群体番茄红素含量进行分析，得到1对主基因（A）、2对主基因（B）、多基因（C）、1对主基因+多基因（D）、2对主基因+多基因（E）等5类24种遗传模型AIC值（表2）。
其中等加性主基因+加性—显性多基因模型（E-3）、一对加性—显性主基因+加性—显性—上位性多基因模型（D-0）和加性—显性—上位性主基因+加性—显性多基因模型（E-1）的AIC值相对较低，为最优模型的候选模型。
对D-0、E-1和E-3模型进行适合性检验，结果表明，D-0、E-1和E-3模型达到显著水平的统计量分别为0个、2个和1个。
结合单株番茄红素含量的次数分布图，选择D-0模型即“一对加性—显性主基因+加性—显性—上位性多基因”模型为‘花贝雷’ב13-3-3’组合的最优遗传模型。
表2 各遗传模型的AIC值AIC值2 653.78 2 480.01 2 479.04 2 578.07 2472.98 2 599.44 2 549.03 2 653.76模型A-1 A-2 A-3 A-4 B-1 B-2 B-3 B-4 AIC值6 105.09 5 919.53 2 710.13 2 728.34 2 808.11 3 775.43 5 914.87 6 082.06模型B-5 B-6 C-0 C-1d-0d-1d-2d-3 AIC值4 779.04 4 777.04 2525.53 2 699.35 2 478.49 2 516.05 2 572.81 2 555.52模型D-4 E-0 E-1 E-2E-3 E-4 E-5 E-62.3 候选模型的遗传参数估计利用软件分析结果得到番茄红素含量模型D-0的一阶遗传参数估计值，‘花贝雷’ב13-3-3’组合主基因的加性效应为6.43，主基因的显性效应为-4.00，主基因的显性度为 0＜∣h/d∣＜1，为部分显性。
主基因的加性效应为正向效应，即随着主基因加性效应的增加，番茄红素含量增多。
在一阶参数的基础上，进一步估计二阶参数。
由表 3可知，B1、B2和F2主基因的遗传率分别为21.76%、3.99%、27.28%；多基因的遗传率分别为77.65%、94.64%、72.09%。
各群体的多基因遗传率都大于相应的主基因遗传率，可见西瓜果实番茄红素含量的遗传是多基因和主基因共同控制的，并且以多基因的遗传为主。
表3 二阶遗传参数估计二阶参数估计值B1B2F2主基因方差σ2 mg多基因方差σ2 pg主基因遗传率h2 mg/%多基因遗传率h2 pg/%24.50 87.41 21.76 77.651.95 46.13 3.99 94.64 28.82 76.18 27.28 72.093 讨论对番茄红素含量遗传模型的研究主要集中在番茄作物上，受试验材料和栽培环境的影响，不同研究人员得出的遗传模型并不相同。
周永健［18］和陈庆生［19］一致认为加工型番茄果实中番茄红素含量遗传模型以基因加性效应为主，显性效应不显著，并有少量上位性效应；而孙保娟［20］通过对樱桃番茄主要数量性状的遗传效应研究，指出樱桃番茄果实中番茄红素含量的遗传符合加性—显性模型，其基因效应为隐性增效，但又存在超显性现象，狭义遗传力为21.46%；李纪锁等［12］的研究认为番茄红素含量遗传符合一个主基因和加性—显性—上位性多基因模型，这与本研究以西瓜作为试验材料得出的番茄红素含量遗传模型相一致。
从西瓜果实番茄红素含量的遗传模型及二阶参数的估计可以看出，B1、B2和F2共3个世代番茄红素含量多基因遗传率远远大于主基因遗传率，说明其遗传主要是由多基因控制的；Chen［21］通过QTL定位找到一个与番茄果实番茄红素含量有关的主效QTL位点，可以解释24%的表型变异，7个微效QTL占表型变异总数的5.2%～8.7%，这与笔者在B1和F2世代得到的主基因和多基因遗传率相接近，因此可以说明番茄红素含量的遗传符合一对主基因+加性—显性—上位性多基因模型。
