全 文 ：功能基因组学（functional genomics），又被称为
后基因组学（post-genomics），它是利用结构基因组
学提供的丰富信息和产物，借助高通量、大规模的试
验分析方法， 在全基因组或系统水平上研究基因的
功能， 弄清生物体中各组分是如何工作并形成有功
能的细胞、组织及整个生物体[1]。 其目标是明确基因
组中全部基因的功能， 揭示植物生长发育、 环境应
答互作的分子网络， 从而全面阐释植物的生物学基
础。 目前，水稻、拟南芥等模式植物功能基因组学研
究发展较快， 近几年随着科技进步和资金投入的不
断增加， 葫芦科作物基因组研究也取得了一定的成
果。 西瓜基因组全长约 425 Mb，甜瓜约 450 Mb，黄
瓜约 376 Mb[2]， 基因组大小比较适合开展基因组测
序和功能基因组研究。 2007 年由西班牙牵头组织，
美国、中国、法国、以色列、日本等国家的 14 个实验
室联合启动了国际葫芦科基因组计划（International
Cucurbit Genomics Initiative，ICuGI）， 该计划为瓜类
蔬菜的基因组学研究奠定了良好的技术平台。 在此
基础上，2008 年相继启动了葫芦科三大作物西瓜、
甜瓜、黄瓜的全基因组测序计划[3]。 随着基因组测序
工作的陆续完成， 瓜类作物基因组研究逐步进入到
功能基因组研究时代。 本文综述了近些年植物功能
基因组学主要研究方法在西瓜、 甜瓜以及黄瓜上的
应用概况。
1 高通量、大规模 EST 测序及功能解
析
EST（Express Sequence Tag）是指通过对 cDNA
文库中随机挑取的克隆进行大规模测序所获得的
cDNA 的 5’或 3’端序列，长度一般为 150~500 bp。
EST是基因编码序列的一部分， 通过与数据库中已
知功能的基因序列进行对比， 从理论上可推测其基
因功能。EST已发展成为新基因发现的有效途径，也
是植物功能基因组学研究的重要工具。 随着测序技
术的不断改良和测序成本的降低， 高通量、 大规模
EST测序及功能解析开始广泛应用。
中 国 瓜 菜2013，26（6）： 1-6 专题综述
葫芦科作物功能基因组学研究进展
赵胜杰，路绪强，朱红菊，何 楠，刘文革
（河南省果树瓜类生物学重点实验室·中国农业科学院郑州果树研究所 郑州 450009）
摘 要： 近些年，植物基因组学研究发展迅速，已进入功能基因组研究的新阶段，一些新的技术和方法不断涌
现。 西瓜、甜瓜和黄瓜是葫芦科重要的经济作物，其功能基因组学研究虽然起步较晚，但也取得了初步成果。 综述了
近几年植物功能基因组学主要研究方法如表达序列标签（EST）、TILLING 技术、DNA 芯片和 RNA 干涉（RNAi）等在
西瓜、甜瓜和黄瓜上的应用概况，并展望了未来葫芦科作物功能基因组研究的发展趋势。
关键词： 功能基因组； 西瓜； 甜瓜； 黄瓜
Progress of Functional Genomics Research in Cucurbitaceae
ZHAO Sheng-jie， LU Xu-qiang， ZHU Hong-ju， HE Nan， LIU Wen-ge
（Key Lab of Henan Fruits and Cucurbits Biology， Zhengzhou Fruit Research Institute， CAAS， Zhengzhou， Henan 450009， China）
Abstract： In recent years，the research of plant genomics developed rapidly and entered a new era of functional genomics.
Many new technologies and methods are created constantly. Watermelon，melon and cucumber are important crops of Cucur-
bitaceae family. The functional genomics research of cucurbits started relatively late but with good achievement in the last a
few years. In this article we review and discuss the application of main plant functional genomics research methods such as
express sequence tag（EST），TILLING technology，DNA microarray and RNA interference（RNAi） in watermelon，melon and
cucumber.
Keywords： Functional Genomics； Watermelon； Melon； Cucumber
收稿日期： 2013-08-02； 修回日期： 2013-09-30
基金项目： 国家自然科学基金项目(31171979)； 现代农业产业技术体系建设专项（CARS-26-03）； 中国农业科学院基本科研业务费预算增
量项目（2013ZL020）
作者简介： 赵胜杰，男，助理研究员，主要从事西瓜多倍体育种研究。 电子信箱： zhaoshengjie@caas.cn
通讯作者： 刘文革，男，研究员，博士生导师，主要从事西瓜多倍体育种研究。 电子信箱： liuwenge@caas.cn
· ·1
专题综述 中 国 瓜 菜 26 卷
西瓜 EST 研究方面，A. Levi 等 [4] 通过与叶片
cDNA 消减杂交构建了西瓜果实发育不同时期（授
粉后 12、24、36 d）果肉消减 cDNA 文库，获得了 832
条无冗余 EST， 序列比对分析表明有 410 个EST-
unigenes 与已知编码蛋白的基因同源， 按功能归类
分属于初级代谢、氨基酸合成组装、细胞膜运输、细
胞分裂、细胞壁代谢、细胞骨架和细胞形成、基因转
录和表达、信号转导、抗性防御和次级代谢。 这些潜
在的功能基因序列为日后开展西瓜果实发育和品质
形成的遗传与功能基因组研究奠定了基础。 吕桂云
等 [5]通过构建枯萎病菌诱导的西瓜根系组织 SSH-
cDNA 文库， 对测序获得的 4 431 条高质量 EST 序
列进行聚类拼接，获得 1 756 个非重复序列，基因功
能分类表明抗病与防御相关基因约占 36.3%， 对获
得的西瓜与枯萎病非亲和互作中部分特异性表达的
基因进行了初步探讨， 发现可能参与西瓜与枯萎病
菌非亲和互作的转录因子、 激酶和防卫基因及茉莉
酸和木质素 2个主要代谢途径。 Guo等[6]采用 Roche/
454 新一代测序技术，从西瓜 4 个果实发育期（授粉
后 10、18、26、34 d） 获得了 577 023 个高质量 EST，
组装成了 75 068 个 unigenes，有 54.9% 的 unigenes
与 GeneBank 中的已知基因同源， 其中 2/3 来源于
黄瓜。 Gene Ontology （GO）注释表明，有 33 853 个
unigenes（45.1%）获得至少 1 个 GO 术语，被注释序
列的基因功能分属于分子功能 （molecular function）
类别、生物过程（biological process）类别和细胞组分
（cellular component）类别，所占比例分别为 38.6%、
38.6%和 36%， 另外大约 29%的 unigenes 同时具有
以上 3种功能分类。 生物过程类别的基因主要参与
细胞过程、代谢过程和生物合成过程，表明果肉组织
在发育过程中发生了广泛的代谢活动。 数字基因表
达谱分析及实时定量 PCR 验证表明有 3 023 个基
因在果实发育不同时期存在显著的表达差异， 表达
量差异至少在 2倍以上。 研究发现细胞壁相关基因
在未成熟白瓤果肉组织中高效表达， 而类葫芦卜素
代谢基因（八氢番茄红素合成酶和番茄红素-β 环化
酶）、蔗糖代谢基因（蔗糖磷酸合成酶、蔗糖合成酶）
在果实发育不同时期差异表达明显， 作者对与果实
品质相关的一些生化途径如纤维素合成、 木栓质合
成、 葡萄糖合成降解以及淀粉合成降解等进行了进
一步鉴定。
甜瓜大规模 EST 测序及功能解析方面 ，Nurit
Katzir 等[7]通过构建甜瓜 EST 数据库，从 4 800 条序
列中鉴定出与甜瓜果实香味代谢相关的 3类基因家
族，乙醇乙酰转移酶、倍半萜合酶和类胡萝卜素裂解
双加氧酶，克隆得到候选基因的全长序列，研究了这
些基因在不同甜瓜品种间的表达模式。 Daniel Gon-
zalez-Ibeas 等 [8]通过对 8 个来源于甜瓜不同组织和
生理状态的 cDNA文库（包括授粉后 15 d 和 46 d 的
2个果实的文库）测序和序列拼接、组装，获得 16 637
个无冗余 EST。 通过与拟南芥基因组做生物信息学
比对分析， 发现众多个与果实发育相关的基因，如
ACC 合成酶、ACC 氧化酶、细胞壁代谢酶、类胡萝卜
素合成代谢酶、MADS-box 基因等。 实时定量 PCR
表明在果实成熟期乙烯受体基因 EIN4 表达量翻
倍， 表明该基因与果实成熟期乙烯信号调控相关。
MADS-box 基因 SVP 在果实成熟期表达量下降了 4
倍，番茄红素 ε 环化酶基因（LUT2）和木葡聚糖内糖
基转移酶基因（TCH4）表达量也下降了 4 倍。 2011
年，Christian Clepet 等[9]构建了 4 个不同类型甜瓜品
种不同植物组织的 11 个全长 cDNA 文库和 4 个标
准化 cDNA 文库， 分别获得 71 577 条和 22 179 条
EST，能够组装成 24 444 条 unigenes，基因对比显示
有 75%~85%的序列与双子叶植物同源，70%与单子
叶植物同源， 有 6 972 个基因家族在双子叶植物和
单子叶植物间具有保守性。对数字基因表达谱研究，
结果表明有 175 个基因为组织特异表达， 这些基因
为未来开展功能基因组研究提供了宝贵的资源。 作
者从这些序列中鉴定出了 4 068 个 SSR 和 3 073 个
SNP，并对 1 382个全长转录组进行了分析。 为了解
甜瓜对盐胁迫的抗性反应机制，Shiwei Wei等[10]构建
了耐盐甜瓜品种根系组织的抑制消减杂交（SSH）
cDNA 文库，测序获得 262 条 uni-ESTs，有 161 条序
列与已知基因高度同源，128 条与未知功能基因同
源，有很多基因显示与生物和非生物胁迫相关。研究
表明，甜瓜耐盐受众多蛋白质调控，这些蛋白涉及细
胞代谢、能量、转录、信号转导、蛋白质命运以及细胞
拯救和防御等生物过程， 表明甜瓜作物耐盐存在复
杂的抗性反应机制。
在黄瓜上面，Dae-Jae Kim[11]构建了黄瓜子叶生
长不同时期的 cDNA文库， 筛选出大量与衰老相关
的基因， 利用半定量 RT-PCR 分析了 365 个克隆，
发现有很多基因表达量提高， 这些基因有些功能已
知，有些功能未知。 齐晓花等[12]采用 SMART 技术构
建了高抗白粉病的黄瓜品系 JIN5-508 的叶片 cD-
NA文库， 利用该文库随机挑选的 8 352 个克隆从
5’端进行单向测序，共获得 8 035 个有效的 ESTs，
序列的平均长度为 838 bp。 从文库中筛选出了大量
· ·2
专题综述赵胜杰等： 葫芦科作物功能基因组学研究进展6 期
的低丰度表达基因， 约占 unigene 总数的 72.5%，
1 991个unigenes 获得分子功能注释，其中与蛋白结
合活性和催化活性相关的基因分别达到了 41.34%
和 38.72%；在获得功能注释的 unigene 中，有部分抗
病抗逆相关基因高丰度表达， 其中 3个 unigenes 与
拟南芥白粉病抗性基因 Mlo2、Mlo8和 Mlo14高度同
源。盛慧等[13]利用抑制性消减杂交技术（SSH）构建黄
瓜胚胎发育早期和晚期差异表达 cDNA 文库， 经反
向 Northern blot 杂交检测， 共得到 97 个阳性克隆。
利用分子生物学软件对测序后的序列进行质量检测
和聚类、拼接，共得到 93 个 Uni-ESTs，其中包括 86
个 singletons 和 7 个 contigs。 将上述 EST 序列在
GenBank上进行 BLAST比对， 有 83 个 EST 片段找
到了与之匹配的同源序列， 有 10 个 EST 片段未找
到同源序列，推测可能是新基因。 其中很多 EST 与
拟南芥、 水稻或玉米蛋白质数据库中的热激蛋白具
有很高的同源性。将以上序列进行功能分类，发现在
胚胎发育早期细胞防御和代谢过程占主要位置，而
在胚胎发育晚期细胞防御和抗渗透胁迫功能是非常
重要的。 Guo 等[14]以黄瓜全雌系和雌雄同株系测序
获得 353 941 条 EST， 其中 188 255 条来源于全雌
花 ，165 686 条来源于雌雄花 ， 结合 5 600 条
GeneBank 收录的 EST 和 mRNA 序列 ， 组装成了
81 401条 unigenes。 通过基因功能注释和分析，预测
了 343 个生化代谢途径。 对数字基因表达分析，表
明大约 200 个基因在不同花性型存在差异表达，为
研究植物花分化的分子机理提供了新的认识。 潘宇
等[15]构建了黄瓜授粉前后多个发育阶段的幼果组织
cDNA文库， 测序获得 116 条 EST，92.2% 的长度在
400 bp以上，19%为重叠序列。 在 GeneBank中进行
BLAST 分析后确认与已知功能基因相似的 EST 序
列有 71条，有相似序列而功能未知的基因和没有相
似序列的 EST序列各占 19.83%和 18.97%。
2 TILLING技术
TILLING （targeting induced local lesions in
genomes，定向诱导基因组局部突变技术），该技术借
助高通量、标准化的检测手段，快速有效地从经化学
诱变剂（EMS）诱变过的突变群体中鉴定出点突变。
与传统的插入突变比，TILLING 技术利用传统的化
学诱变获得突变体， 不需要耗时的转基因和复杂的
组织培养过程，具有高通量、低成本、高效率等诸多
优势。目前，TILLING作为一种全新的反向遗传学研
究方法已经用于多种植物。
TILLING技术在葫芦科作物上的应用主要集中
在甜瓜方面，2007 年，Yaakov Tadmor 等 [16] 最先用
EMS 诱变构建了甜瓜品种 Noy Yizreel 的突变基因
库，共产生 3 000 个 M2 家系，发现了大量新的表型
突变，大部分为隐性单基因控制。 Fatima Dahmani-
Mardas 等 [17] 建立了甜瓜品种 Char Mono （Cucumis
melo L. subsp. melo var. cantalupensis）的 TILLING 技
术平台，CharMono 系雌雄同株、呼吸跃变型，在 M2
代发现了大量子叶、 茎蔓、 花和果实发生的表型突
变， 利用与果实品质相关的 11 个基因筛选突变株
系，发现大约每隔 573 kb 会发生一个突变，大部分
都是 G/C 突变成 A/T ， 也有 G/C 到 C/G，T/A 到 A/T
和 C/G到 A/T 的变异， 外显子测序表明 31.3%为基
因沉默突变，65.1%为错义，2.4%为转录终止，1.2%
为拼接剪接突变 ， 氨基环丙烷羧酸氧化酶基因
CmACO1 筛选到 7 个独立的点突变，其中 G194D 果
皮颜色变异明显，果实延迟成熟黄化，而果形、可溶
性固形物含量和果肉颜色仍然与野生型一样 。
G194D 自交纯合株系也呈现出果实发育期延长、果
肉变硬和果实延熟， 并且在 2个不同试验地点表现
一致， 这些表型变异证明了 G194D 系 CmACO1 基
因突变而来，该研究利用 TILLING 技术成功创造了
甜瓜品质新资源， 显著提高了品种货架期。 Mireia
González等[18]建立了甜瓜品种 Piel de Sapo （Cucumis
melo subsp. melo var. inodorus） 的 TILLING 技术平
台，Piel de Sapo 系雄全同株、非呼吸跃变型，EMS 诱
变得到 2 368 个 M2 家系，用病毒侵染抗性相关的 2
个基因 Cm-eIF4E （核细胞翻译起始因子）、eIF（iso）
4E （核细胞翻译起始因子异构体）、4 个与果实成熟
相关的基因 ACO1、Cm-NOR、Cm-DET1、Cm-DHS
（脱氧羧腐胺赖氨酸合酶）以及 PDS（八氢番茄红素
去饱和酶）筛选突变株系，发现有 4 个 Cm-eIF4E 等
位基因突变， 推测其中的 2 个改变了蛋白质功能，
PDS有 2个等位突变， 发生在外显子的突变改变了
蛋白质功能，造成了苗期白化表型突变。 4个与果实
成熟相关的基因在群体中筛选突变， 得到 8个突变
的家系。 徐美红等[19]用 PCR产物直接测序和克隆测
序 2 种方法用于检测这 8 个突变家系的碱基变化。
在直接测序中，4 个突变家系的测序结果清晰，能够
确认碱基的变化；其他 4个家系的结果不清晰，不能
确认碱基的改变。 在克隆测序中，8个家系的测序结
果均清晰，能够直接确定目的基因的点突变。在 2种
方法的比较中，克隆测序的准确率、效率明显优于直
接测序法。
· ·3
试验研究 中 国 瓜 菜 26 卷专题综述
黄瓜方面，以色列的 R. Fraenkel 等 [20]通过EMS
诱变获得了大约 1 000 个 M2 家系， 在苗期发现了
诸如植株矮化、子叶自发病变、黄（花）叶、白化苗、叶
片卷曲、窄型黑色子叶等诸多表型突变，利用 PDS-3
（八氢番茄红素去饱和酶）筛选突变株系，发现了 4
个突变家系， 测序表明碱基突变均发生于基因内含
子区域，因此并未造成相应的黄化表型突变。该套突
变体库为黄瓜反向遗传学及基因功能研究奠定了很
好的基础。
西瓜作物 TILLING 技术的应用尚未见正式报
道， 美国农业部蔬菜研究实验室的科学家目前正在
从事相关的工作，预计将很快取得进展。
3 DNA芯片
DNA 芯片是利用已知基因组序列，或来自未知
序列的 cDNA 克隆制备模板 cDNA， 通过人工或特
定的仪器将大量模板 cDNA按设计好的顺序定量地
固定在载体上制备成高密度的微阵列。 将标记好的
样品 cDNA 片段（来自不同细胞、组织或整个器官）
与模板上的 cDNA进行分子杂交。 根据不同材料间
基因差异表达的信息， 推论某个基因的功能或鉴定
和分离目的基因。 DNA芯片还广泛应用于基因表达
谱、突变基因筛选和转基因鉴别等方面。
在西瓜上，Levi等[4]通过与叶片 cDNA 消减杂交
构建了西瓜果实发育不同时期（授粉后 12、24、36 d）
果肉消减 cDNA 文库。 为进一步探究这些 EST-u-
nigenes 在果实发育不同时期的转录表达差异，W.
Patrick Wechter 等 [21]利用微列阵（microarray）技术对
这些 EST 进行了差异表达分析， 发现与叶片相比，
有 335 个 ESTs 的表达存在明显的差异， 表达量差
异至少在 2倍以上。 其中有 211个与已知功能基因
同源，96个为未知基因。这些基因参与了维管系统、
类胡萝卜素合成、转录调控、病原和逆境胁迫响应以
及乙烯合成等，实时定量 PCR 也验证了这些功能基
因的差异表达。
在甜瓜上，张红等 [22]利用国内首个甜瓜 cDNA
芯片 Melon cDNA array ver1.0 检测了新疆厚皮甜瓜
（Cucumis melo var. ameri）果实基因表达以及经 60Co
射线辐射诱变后的新疆厚皮甜瓜酸味抗病变异株成
熟果实基因的表达。结果显示，该芯片平均能够检测
新疆厚皮甜瓜基因 2 008 个， 检测出的基因占该芯
片基因探针总数的 65.4%。 发现酸味抗病变异株上
调表达的基因有 251 个，占检出基因总数的 12.5%，
下调表达的基因 224个，占检出基因总数的11.16%。
RT-PCR 重复试验表明用 Melon cDNA array ver 1.0
检测新疆厚皮甜瓜成熟果实基因表达水平是可行
的。 Daniel Gonzalez-Ibeas 等[23]利用抗西瓜花叶病毒
甜瓜材料 TGR-1551，感病材料 Tendral，用 DNA 芯
片检测了 17 443 个 unigenes 的表达，发现接种感染
后 TGR-1551比对照发生了显著的转录差异， 与空
白对照相比 ，Tendral 有 3 291 个 unigenes 差异表
达，TGR-1551有 2 488 个 unigenes 差异表达， 共有
677 个 unigene unigenes 受到抑制表达。 说明 TGR-
1551发生了广泛、深刻的转录差异。
在黄瓜上，毛伟华等 [24]通过 GenBank 搜索已发
布的生物代谢途径中的关键酶基因序列， 设计特异
性引物， 采用 RT-PCR 法扩增这些酶的相应基因片
段，在完成 432个基因片段的克隆分离、测序和生物
信息学分析工作的基础上研制出国内首张黄瓜
cDNA芯片。 该芯片含有 9个质控 cDNA片段和 423
个 cDNA 探针， 涉及光反应、卡尔文循环、碳水化合
物代谢、水-水循环、信号传导、激素代谢、光呼吸、
防御、蛋白与氨基酸代谢等多个代谢途径。利用该芯
片对黄瓜缺镁胁迫下基因表达谱进行了初步研究，
发现在缺镁胁迫下差异表达的 22 个基因， 其中 10
个基因的表达受缺镁处理抑制， 12个基因的表达受
缺镁处理诱导。 该芯片的研制为进一步研究黄瓜功
能基因的高通量时空变化提供了有效的技术支撑。
为验证该套 cDNA芯片杂交结果的可靠性， 毛伟华
等 [25]研究了黄瓜在 CMV 侵染胁迫下的基因表达谱
变化， 并对其中 5个具有代表性的基因通过实时荧
光定量 PCR（QRT—PCR）进行检测，共获得 67 个差
异表达显著的基因，其中 42 个基因下调表达，25 个
基因上调表达。 这些差异表达的基因涉及了许多重
要代谢途径，许多与光合作用、氮同化相关的基因受
到明显的抑制， 而一些防御相关基因和信号传导相
关基因则诱导表达。 同时，也发现了一些与 CMV胁
迫相关的功能未知基因或未有任何功能信息的基
因。 研究发现，CMV 胁迫引发了黄瓜代谢发生一系
列复杂的适应性变化，PR1-1a等基因可能在黄瓜防
御 CMV侵染过程发挥着重要作用。
4 RNAi技术
RNAi （RNA interference） 是一种双链 RNA
（double-stranded RNA，dsRNA） 分子在 mRNA 水平
关闭相应序列基因的表达或使其沉默的过程， 也就
是序列特异性的转录后基因沉默 （post-transcrip-
tional gene silencing， PTGS）。 RNAi技术具有高度的
· ·4
专题综述赵胜杰等： 葫芦科作物功能基因组学研究进展6 期
序列专一性和有效的干扰活力， 可以特异地使特定
基因沉默，获得功能丧失或降低的突变体，根据表型
变异可推测该基因的功能，RNAi 已发展成为功能
基因组学研究中基因功能鉴定的一种强有力的工
具。
2012 年，ANA M.等 [26]利用 RNAi 技术沉默甜瓜
Cm-eIF4E（核细胞翻译起始因子）基因，通过对转基
因 T2 代接种 8 种甜瓜易侵染的病毒， 发现转基因
植株对黄瓜叶脉黄化病毒（CVYV）、甜瓜坏死斑病
毒（MNSV）、摩洛哥西瓜花叶病毒（MWMV）、小西葫
芦黄花叶病毒（ZYMV）产生抗性，表明 Cm-eIF4E 的
存在造成甜瓜对这 4种病毒的易感染性。 Cm-eIF4E
基因对于甜瓜作物广谱高抗等位基因的发现， 将是
一个有效的选择途径。 程鸿等[27]通过 RT-PCR 方法
从甜瓜中克隆得到白粉病感病相关基因 CmMLO2
的 cDNA 序列，RT-PCR 结果表明，CmMLO2 主要在
甜瓜叶片中表达，具有组织特异性。在受到白粉病菌
胁迫时 CmMLO2 表达显著上调， 表明 CmMLO2 很
有可能与白粉病发病有关。构建 RNAi表达载体，利
用叶盘转化法转化甜瓜， 获得了 PCR 阳性植株，对
白粉病接种鉴定结果表明， 转化植株对白粉病具有
抗性，证明通过 ihpRNAi 敲除 CmMLO2，可以获得
对白粉病具有抗性的甜瓜材料。
5 T-DNA插入突变
T-DNA（transferred DNA）是根癌农杆菌 （A-
grobacterium tumefaciens）内 Ti 质粒（tumor-inducing
plasmid）上的一段 DNA， 它能侵染并稳定地整合到
植物基因组中。由于插入的 T-DNA序列已知，插入
到植物基因组中的 T-DNA 类似于给基因贴了一个
序列标签。 通过分离 T-DNA 标签位点的侧翼水稻
基因组序列， 可以快捷地找到含有标签的基因， 经
过插入标签基因与突变体表型的共分离检测， 从而
获得基因的生物学功能。 任海英等[28]采用农杆菌侵
染子叶外植体的方法产生 T-DNA 插入的甜瓜突变
体，筛选到一个蔓枯病抗性明显增强的突变体，命名
为 edr2， 该突变体是 T-DNA 单拷贝插入甜瓜染色
体引起的，edr2 的蔓枯病抗性和标记基因卡那霉素
抗性基因共分离。蔓枯病菌在突变体甜瓜 edr2上的
侵染过程与在野生型甜瓜上相比， 分生孢子萌发率
降低、芽管的伸长和菌丝的生长较迟缓。蔓枯病菌的
侵染能引起 edr2 突变体发生细胞程序性死亡，但是
不引起野生型甜瓜的细胞发生程序性死亡。 本研究
为选育抗蔓枯病的甜瓜品种提供了新的思路， 为挖
掘甜瓜－蔓枯病菌互作的基因提供了支持。
6 展 望
西瓜 [29]、甜瓜 [30]、黄瓜 [31]全基因组测序已完成并
对外公布， 测序获得的大量生物信息为开展功能基
因组学研究奠定了基础， 也标志着瓜类作物基因组
研究逐步进入到功能基因组研究时代。可以预测，未
来将会有更多不同类型的 cDNA 文库， 包括全长
cDNA文库被构建，更多的 EST 序列将被释放，从而
为基因芯片的开发提供更多的源序列。 另外，TILL-
ING 、T-DNA 突变体库的构建工作也将陆续启动或
完成，更多的功能基因将被鉴定和分离。功能基因组
研究的深入有望鉴定和分离出控制重要农艺性状的
全部基因， 揭示基因的时空表达模式， 弄清在性状
形成中基因与基因的互作， 并在此基础上形成对基
因调控网络的认识。 届时人们就能够从基因结构和
基因表达调控两个方面对基因进行修饰， 在作物育
种实践中实现分子设计育种，从而培育出抗逆性强、
品质优良、有益人体健康的西瓜、甜瓜、黄瓜品种，满
足人们不断增长的消费需求。
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试验研究专题综述 中 国 瓜 菜 26 卷
郑州果树研究所西瓜甜瓜专家赴美国开展合作交流
应美国先正达种子公司首席育种家张兴平博士以及美国农业部蔬菜试验站凌开树博士的邀请，2013 年 7 月 8-13 日
我所 5 位西瓜甜瓜专家刘文革、徐永阳、古勤生、孙德玺、徐志红等对美国西瓜甜瓜育种和科研单位进行了参观访问。
7 月 9 日，在先正达种子公司首席科学家张兴平博士和 HM Clause 公司西瓜育种家 Angela Davis 博士陪同下，专家先后参
观先正达公司和育种基地的温室、接种室、种子加工室、露地大田育种、亲本单系网室等基地，一起进行了讨论和交流，并达
成一定的意向合作。
7 月 10 日，在加利福尼亚州的中部，参观加州的大田西瓜甜瓜生产基地及采收过程。 西瓜生产主要以无籽西瓜为主，
有小果型无籽西瓜和大果型无籽西瓜，配置专用授粉品种，全部为粗放式管理，不整枝不打杈，放置蜜蜂授粉，机械化收获。
甜瓜均为厚皮甜瓜类型，也为粗放式管理。 栽培为滴灌，一畦 2 行滴管，地表下 30cm 埋管，多茬采收。
7 月 10-12 日，参观访问了美国农业部蔬菜试验站以及 Clemson 大学 Charleston 试验站，并进行了一天的学术交流。 先
是两个单位的领导 Mark Farnham 博士和 Anthony Keinath 博士分别介绍各自单位的情况，然后刘文革博士介绍郑州果树研
究所西瓜甜瓜研究发展中心的研究进展，古勤生博士介绍西瓜甜瓜病害研究进展。Amnon Levi 博士介绍了西瓜基因组和遗
传育种的研究，Judy Thies 博士介绍了葫芦科线虫病理研究，Richard Hassell 介绍了西瓜嫁接研究进展，Shaker Kousik 博士
介绍了西瓜病害研究进展，Patrick Wechter 博士介绍了葫芦科的细菌性病害研究进展， 凌开树博士介绍了葫芦科病毒研究
进展。 通过互访（之前已经邀请美国相关专家张兴平博士、Angela Davis 博士等来我所访问交流），相互了解，达成一定的意
向合作，进行合作研究和合作培养研究生等。
在考察过程中，和美国的西瓜甜瓜研究领域同行专家进行了较充分的交流和探讨，了解了美国西瓜甜瓜育种的科研动
态和生产模式，对密切跟踪国际最新研究动态、把握研究方向具有重要的意义。 发现我国的西瓜甜瓜育种规模、研究水平、
田间栽培管理水平还有很大的差距。 我们应积极学习和借鉴其先进经验和栽培模式，提高我国西瓜甜瓜研究和栽培水平。
（本 刊）
简 讯
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