[目的]本文旨在通过对黄瓜白绿色果皮性状的研究,为果实性状相关的调控机制以及品种改良提供指导。[方法]以果皮颜色为白绿色的黄瓜自然突变体为材料,与野生型绿色果皮材料杂交、自交构建F2群体,在生理和遗传分析的基础上,利用集群分离分析法(BSA)结合重测序(BSA-seq)的方法来定位控制黄瓜白绿果皮的基因,并通过基因注释、RT-qPCR等方法来验证候选基因。[结果]色素含量分析表明,突变体果皮中叶绿素a和叶绿素b含量均显著低于绿色果实果皮中的含量。遗传分析表明,该白绿色果皮是由单基因控制的隐性性状。BSA-seq分析将候选基因定位于黄瓜3号染色体35.50～37.77 Mb和38.21～39.71 Mb。通过序列比对发现,在2个材料中有5个基因存在Indel的多态性。进一步通过基因表达分析显示,在果实的生长发育过程中,Csa3G904140基因在绿色果实中的表达水平明显高于白绿色果实。在白绿色突变体3号染色体Csa3G904140基因上1个单核苷酸插入造成终止密码子提前,导致101氨基酸残基的缺失。综合分析确定Csa3G904140是控制黄瓜白绿色果实颜色的候选基因。[结论]利用BSA和基因组重测序相结合的方法成功定位了控制黄瓜果实白绿色果皮的基因。

【目的】黄瓜作为重要的果菜类蔬菜,果实品质一直是黄瓜育种研究的重点。果实品质包括内在品质和外观品质,其中外观品质对黄瓜的商品性具有重要影响。果刺颜色作为黄瓜重要的品质性状之一,对其进行遗传分析和基因定位将有助于了解果刺颜色遗传的分子机理,为黄瓜果实性状改良提供理论依据和技术支撑,同时也可为刺色基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】研究利用黄瓜白色果刺自交系GY14(P1)和黑色果刺自交系NC76(P2)为亲本构建遗传群体,进行黄瓜果刺颜色的遗传分析。以F2分离群体为试材,应用分离群体分组分析法(BSA)和2 112对SSR引物进行SSR分析,结合9 930黄瓜全基因组序列信息和100份核心种质...

【目的】探究甜瓜幼果果皮颜色性状的遗传规律,精细定位目标性状基因GR,加深对甜瓜发育过程中果皮颜色转变的认知,为开展甜瓜果皮颜色的分子设计育种奠定基础。【方法】以幼果深绿皮的薄皮甜瓜纯系‘MR-1’和幼果浅绿皮的厚皮甜瓜纯系‘LGR’为亲本,构建F1正反交群体;以及利用F1与浅绿皮亲本‘LGR’杂交构建BC1F1回交群体,对甜瓜幼果果皮颜色基因GR(Green Rind)进行遗传分析。选取BC1F1群体中深绿皮和浅绿皮单株各20株,混池其DNA进行BSA-seq以获取GR初定位区间。基于‘MR-1’和‘LGR’两亲本的重测序数据,开发初定位区段内特异性较好的分子标记,鉴定筛选扩大群体(BC1F1和F2)中的重组交换单株,验证和缩小定位区间,实现GR精细定位。将两亲本定位区段内注释基因的编码区进行测序以确定候选基因和关键变异位点。通过调查BC1F1回交群体中幼果果皮颜色和成熟果果皮颜色,利用相关性分析探究果皮颜色转变在甜瓜发育过程中的内在联系。【结果】通过分析F1群体果皮颜色发现所有F1单株幼果都表现为深绿皮。另外,BC1F1群体单株幼果果皮颜色会发生分离,其中深绿皮单株数﹕浅绿皮单株数约等于1﹕1,以及F2群体中深绿皮植株与浅绿皮植株的分离比为3﹕1。这些分离比都符合孟德尔遗传定律,表明幼果果皮颜色是受单个核基因GR控制的质量性状,并且深绿对浅绿为显性。通过BSA-seq分析将基因初步定位于4号染色体长臂,物理距离为1.8 Mb的范围内。利用开发的分子标记在扩大的定位群体中共筛选到24个重组交换单株。经过后代基因型和表型验证,最终将GR精细定位在标记4-102和4-81之间约17.7 kb的范围内,区段内共包含4个注释基因。经测序分析发现一个编码GLKs类转录因子CmAPRR2的基因MELO3C003375在亲本‘MR-1’和‘LGR’中存在多处变异,其中有3处发生了同义突变,1处错义突变和1处无义突变。无义突变出现在MELO3C003375的编码区第856位碱基处(由G变成T),导致亲本‘LGR’中蛋白翻译提前终止,其Myb-DNA结合结构域大部分缺失,推测基因MELO3C003375(CmAPRR2)即为影响甜瓜幼果果皮颜色的基因,而第856位的单碱基替换造成的无义突变即为关键变异位点。此外,BC1F1回交群体单株的表型调查结果显示幼果与成熟果的果皮颜色之间存在显著相关性。【结论】甜瓜幼果果皮颜色(深绿/浅绿)性状为质量性状,受单个核基因GR控制。通过遗传定位手段推断MELO3C003375(CmAPRR2)为最有可能影响甜瓜幼果果皮颜色的候选基因。

【目的】有无网纹是黄瓜果实生理成熟后的重要表型性状之一,对其控制基因进行遗传定位和候选基因分析,为黄瓜果实性状改良提供理论依据和技术支撑,同时也可为网纹基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】利用成熟瓜无网纹黄瓜自交系PI205996(P1)和成熟瓜有网纹自交系PI263079(P2)为亲本构建不同遗传群体,进行网纹性状遗传分析。以包含230个单株的F2分离群体为试材,应用分离群体分组分析(BSA)法和2 112对SSR引物进行SSR分析,采用JoinMap 4.0作图软件和MapInspect软件构建成熟瓜网纹基因的SSR连锁群,并完成其染色体的初步定位。结合9 930黄瓜全基因组序列信息和1...

【目的】通过对黄瓜白粉病抗性基因的精细定位,明确抗性基因的候选区段,为进一步克隆基因及解析基因功能奠定基础。【方法】本研究选用高抗白粉病资源(自交系‘74’)和感白粉病资源(自交系‘80’)配制杂交组合,构建F_1、F_2群体,利用单囊壳白粉菌鉴定亲本及群体白粉病抗性并进行遗传分析;采用BSA-seq的方法对黄瓜白粉病抗性基因进行初步定位,在此基础上在候选区段开发分子标记,进一步精细定位白粉病抗性基因。【结果】分离群体单株表型鉴定结果表明,自交系74的抗性是由不完全隐性基因控制的。BSA-seq技术初步将抗性基因定位于5号染色体15—25 Mb位置,命名为PM 74。最终,利用分子标记将抗性基因定位于SSR15321和SSR07531之间,遗传距离为3.06 c M,物理距离为238 444 bp,可解释41.95%的表型变异。生物信息学分析表明在候选区段内包含有17个候选基因,其中Cucsa.275630为TIR-NBS-LRR类基因。【结论】本研究将黄瓜白粉病抗性基因精细定位到约238 kb的候选区段内,区段内包含有一个TIR-NBS-LRR基因,该基因将是今后研究的重点候选基因。

【目的】定位控制油菜叶片叶绿素含量的QTL，鉴定QTL区间的候选基因，为油菜高光效品种选育提供理论参考。【方法】在2种生态环境测定KN DH 群体348份品系叶绿素含量性状，结合KN高密度遗传连锁图进行叶绿素含量QTL定位和QTL区间候选基因鉴定。【结果】 在2个生态环境初步鉴定到34个叶绿素含量显著性QTLs，QTL区间整合获得31个叶绿素含量consensus QTLs，其中3个QTLs至少在2个种植环境鉴定到。2个QTL cqCC.A7-3和cqCC.A7-5在冬性和春性生态环境都能够鉴定到，属于冬性和春性环境稳定表达QTL；cqCC.A1-4在冬性生态环境中鉴定到，属于叶绿素含量性状的主效QTL。油菜叶绿素含量QTL置信区间共鉴定到66个潜在候选基因，其功能主要涉及叶绿素的生物合成和降解、光合作用中的光信号和电子传递，包括BnaA01g14880D（ACD1-LIKE）、BnaA07g29990D（AtWSCP）、BnaA01g22670D（LHCA3）、BnaC08g43200D（PSAO）、BnaC06g28800D (FTSH1) 和BnaC08g19460D (SAUL1)等。【结论】控制油菜叶绿素含量的QTL定位及其候选基因鉴定可为油菜叶绿素调控基因的精细定位、遗传基础解析以及油菜高光效育种提供基因资源和理论依据。

【目的】黄瓜是世界上一种重要的蔬菜,2012年产量已超6.5亿吨。黄瓜果实品质一直备受育种者关注,尤其是果实风味、营养和外观品质。前人对影响黄瓜果实外观品质的相关性状已有深入的研究,但对黄瓜果皮蜡粉量性状长期未得到足够关注。黄瓜果皮蜡粉量作为黄瓜重要的外观品质性状之一,对其进行遗传分析和QTL定位将有助于了解果皮蜡粉形成的分子机制,为黄瓜果皮蜡粉量基因的精细定位及克隆奠定基础,同时也为利用分子标记辅助选育少蜡粉的黄瓜新品种提供理论依据和技术支撑。【方法】利用黄瓜多蜡粉品系‘PI183697’和少蜡粉品系‘1101’构建六家系世代群体,并于海南和北京不同环境条件下种植。在商品瓜成熟时期,采用分光...

根据黄瓜性别控制基因CsACS1G、CsACS1及BCAT基因DNA差异序列,设计CsACS1G基因特异标记引物G1/G2,采用碱处理法,快速提取黄瓜品种WI1983G、95、98-17、S-2-98及95×WI1983G的F1、F2群体植株DNA,并以此为模板进行PCR扩增.为了验证特异引物对检测CsACS1G基因的准确性,在黄瓜开花期间进行田间调查,结果表明,以快速提取的黄瓜DNA为PCR模板,特异引物G1/G2能稳定、准确扩增出CsACS1G基因特异片段,电泳检测结果与田间调查结果一致.

【目的】对甜瓜短蔓突变体Z8进行短蔓基因的精细定位并确定候选基因,为甜瓜株型的分子改良奠定基础。【方法】考察短蔓突变体Z8和野生型B15的主蔓节数、主蔓长度、主蔓节间长度以及侧枝长度等农艺性状。配制Z8/B15杂交组合并进行遗传分析,利用F2群体中的短蔓单株进行基因精细定位。通过对定位区间内注释基因编码区进行测序以确定候选基因。【结果】与野生型B15相比,突变体Z8节间显著变短导致植株矮化,顶端花序紧凑簇生,遗传分析表明其短蔓性状由一对隐性核基因Cmdm1控制。采用基因图位克隆策略,利用780个F2短蔓单株最终将该基因精细定位于第7染色体短臂标记c7-112和s2之间约56 kb的区间内,并与标记dm-1共分离,区间内共包含4个注释基因。经测序鉴定,发现Z8中与拟南芥ERECTA同源的MELO3C016916 ATG下游第1 995位碱基由T突变为G而产生终止密码子,导致蛋白翻译提前终止,致使后面激酶结构域完全缺失,推测MELO3C016916即为控制蔓长的Cmdm1。【结论】Z8短蔓性状受隐性核基因Cmdm1控制,利用分子标记最终将该基因定位于7号染色体短臂标记c7-112和s2之间约56 kb区间内,推测MELO3C016916为最有可能的候选基因。

【目的】以栽培黄瓜(Cucumis sativus L.,2n=14)‘北京截头’为受体亲本,以野生酸黄瓜(C.hystrix Chakr,2n=24)为供体亲本,采用SSR标记辅助选择法构建黄瓜-酸黄瓜染色体片段导入系群体。初步定位控制黄瓜果实外形的数量性状基因。【方法】首先通过种间杂交-回交-自交获得大量的染色体片段导入系株系。然后选择均匀分布在黄瓜染色体组上的298对SSR标记对亲本进行多态性检测,使用检测出的亲本间差异引物对染色体片段导入系株系进行检测,筛选含有野生酸黄瓜染色体片段的植株。对该群体果实外形进行初步调查,利用t测验与轮回亲本比较,鉴定QTL。【结果】本研究构建了由50个株...

为了定位控制白菜叶片紫色的pur基因,选用大白菜自交系09-680和紫色小白菜09N-742进行杂交构建了一个由307个单株组成的F2群体,采用群体分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)构建紫色和绿色池,对分布在白菜基因组10个连锁群上的125个InDel标记和100个SSR标记进行多态筛选,其中位于A3连锁群末端的2个In-Del标记BrID10999和BrID10399与紫色性状表现连锁。连锁分析发现,2个标记与pur基因的遗传距离分别为7.3,5.7 cM,位于pur基因的同侧。在此基础上,根据这些标记所在区域的BAC序列设计了23对SSR引物,其中来源...

【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2017年秋季和2018年春季在中国农业科学院南口试验基地塑料大棚进行种植,在两叶一心期调查黄瓜幼苗的下胚轴长度;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,Haploview软件分析连锁不平衡的衰减;基于最优模型对下胚轴长度进行全基因组关联分析(GWAS),依据关联SNP位点的LD区间序列,预测与下胚轴长度相关的重要关联候选基因,并利用荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】共检测到8个显著关联的位点(Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1),分别位于1、2、3、4、5、6号染色体,其中,Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl5.1、Hl6.1等5个位点被重复检测到两次以上。通过分析关联SNP位点的LD区间序列,获得Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970 8个与黄瓜下胚轴长度有关的候选基因,其中既有光形态建成、泛素化、激素信号通路等调控基因,也有调控网络下游参与细胞生长发育,调节细胞大小,直接调控黄瓜下胚轴长度的基因。多基因在不同黄瓜材料中的有机分布,形成了具有不同下胚轴长度的黄瓜种质。基因表达分析显示Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa4G051570、Csa5G174640在短下胚轴材料中高表达。Csa3G141820、Csa3G627150在长下胚轴材料中高表达。【结论】检测到Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1等8个与黄瓜下胚轴长度密切关联的SNP位点,挖掘到Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970等8个调控下胚轴长度的候选基因。

【目的】株高是玉米株型育种的重要目标性状之一，不仅与玉米籽粒的机械化收获及抗倒伏相关，也与玉米产量密切相关。因此，挖掘玉米株高 QTL/基因并解析其功能具有重要的理论和育种价值，定位一个新的玉米矮秆基因 ZmDLE1，阐明其生物学功能，为加速改良玉米的株型提供重要的理论依据和基因资源。【方法】利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯（EMS）诱变甘肃省农业科学院作物研究所自育玉米骨干自交系 LY8405,M_2后代分离获得一个单基因调控隐性遗传的玉米矮秆低穗位突变体，M_3、M_4后代能稳定遗传，命名为 dwarf and low ear mutant1(Zmdle1），通过与 Mo17 杂交构建 F_2分离群体，借助极端性状混池测序分析法（BSA-seq）及目标区段重组交换鉴定的方法，基于 Mo17 参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释，定位候选基因。【结果】开展了 Zmdle1 表型鉴定，突变体 Zmdle1 苗期表型与对照 LY8405 无显著性差异，成熟期植株株高和穗位高较 LY8405 分别降低 87.2 和 55.4 cm，为 35.0%和 62.9%，差异极显著。细胞形态学观察表明，穗下节间数减少及节间细胞长度缩短是导致 Zmdle1 的株高和穗位高显著降低的主要原因。利用 F_(2:3)遗传群体，进行突变基因的遗传分析，后代野生型和突变体植株分离比例符合 3:1（χ~2=2.854），说明突变基因为细胞核遗传的单隐性基因。因此，根据 BSA-seq 结果，将候选基因 ZmDLE1 初步定位在玉米第 1 染色体 Bin1.09-1.10 区段约 15 Mb 区间内，进一步利用 Mo17 和Zmdle1 重测序结果开发多态性分子标记，通过图位克隆手段精细定位目标基因，最终将候选基因定位到约 600 kb 大小区间，该区间内有 16 个候选基因。比对重测序数据，发现 Zm00001d033231 在第 2062位置碱基 G 变成 A，导致氨基酸由甘氨酸变成丝氨酸，且转录水平表达比 LY8405 极显著降低，Zm00001d033234 第 223 位置碱基由 T变成C，导致第75位氨基酸由丝氨酸变成脯氨酸，转录水平无显著差异，通过对该候选区段群体关联分析及功能注释发现Zm00001d033231 和Zm00001d033234均与玉米生长发育相关。【结论】定位到第 1 染色体末端 Bin1.09区段候选基因 ZmDLE1，有效调控玉米株高和穗位高，精细定位缩小目标区段至600 kb区间内 Zm00001d033231 与株高显著关联。

【目的】薯肉颜色是马铃薯重要的农艺性状,它直接影响马铃薯的营养和商品价值,一直是马铃薯遗传研究和育种改良的重要目标。本研究通过对二倍体红色薯肉分离群体的混池分析、基因精细定位和候选基因表达分析,确定调控红色薯肉的候选基因,为下一步基因功能、遗传调控研究及彩色马铃薯的分子育种奠定基础。【方法】本研究通过向二倍体红色薯肉亲本导入自交不亲和抑制基因Sli获得BC1S1群体,从300个单株中挑选18株红色薯肉和21株黄色薯肉个体提取基因组DNA,分别测序进行混池分析。通过集团分离分析法(bulked segregation analysis,BSA)对基因进行初步定位;在定位区间内开发分子标记,对796份BC1S1植株进行基因型分析,筛选交换单株,并结合表型对基因进行精细定位;借助参考基因组注释信息和qRT-PCR表达量分析确定候选基因。【结果】本研究通过构建薯肉颜色分离的二倍体BC1S1群体,利用BSA-seq分析把调控薯肉花青素合成的主效位点定位在第10号染色体48.70—52.20 Mb。最终,利用分子标记将该基因定位于51.47—51.85Mb的377 kb区间内。基于参考基因组注释信息,此区间包括5个基因,其中2个基因注释为MYB类转录因子,结合表达量数据推测这2个基因为候选基因,编号分别为PGSC0003DMG400013966、PGSC0003DMG400013965。【结论】本研究将调控马铃薯薯肉花青素积累的一个主效位点定位于第10号染色体51.47—51.85 Mb之间,推测PGSC0003DMG400013966和PGSC0003DMG400013965为候选基因。

本研究采用农杆菌介导法(ATMT)将绿色荧光蛋白基因(gfp)转入轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)获得了表达gfp的转化子。结果表明,转化子经过5代培养仍能发出稳定的荧光,转化后的菌落形态与菌丝生长速度差异不明显,对寄主仍有致病能力。通过PCR验证也表明gfp基因已成功转入到菌株PX1015基因组中,轮枝镰孢菌绿色荧光蛋白基因转化体的成功构建为该病菌侵染机制的研究奠定了基础。