中国南瓜长短蔓性状的遗传规律及代谢组学分析

 摘 要：以中国南瓜（Cucurbita moschata）纯合短蔓和长蔓自交系为材料，构建F₂群体，探究蔓长性状分化的遗传与代谢机制。通过田间表型调查和LC-MS/MS非靶向代谢组学技术，分析F₂群体表型分离规律及成熟期茎蔓代谢数据。结果表明，F2代短蔓性状与长蔓性状的田间表现比例为3∶1（χ²=0.098 1，P=0.754），表明短蔓性状可能由一对显性核基因控制。短蔓材料表现为节间显著缩短、节数少、茎粗增大和主蔓扭曲；长蔓材料则节间较长、节数较多。基于LC-MS/MS的代谢组学分析，在抽蔓期共鉴定到1116种代谢物，初步筛选得到297种差异代谢物，其中30种代谢物在两种蔓性材料中差异极显著。短蔓材料上调代谢物以有机酸及其衍生物和有机氧化物为主，下调代谢物多属苯丙素类、聚酮类及有机氧化物。KEGG富集分析表明，差异代谢物显著富集于代谢途径、甘油磷脂代谢、ABC转运蛋白、植物次生代谢物生物合成和氨基酸生物合成等通路，其中甘油磷脂代谢和内源性大麻素信号转导可能在不同蔓性形成中起关键作用。综上，中国南瓜短蔓性状由单显性核基因控制，其形成与甘油磷脂代谢和内源性大麻素信号转导等通路密切相关，该性状表现为以细胞壁加厚和次生代谢增强为核心的“生长-防御”资源再分配模式。本研究结果为南瓜短蔓品种的分子育种提供了重要靶点和理论依据。