【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】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。

油菜素内酯是调节植物生理活动的重要植物激素,DWF1是油菜素内酯合成途径中重要的合成酶之一。为了研究油菜素内酯合成酶基因DWF1在甜瓜果实发育过程中的功能,从甜瓜中克隆得到CmDWF1基因,并对该基因及其编码蛋白进行了生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR方法分析了该基因在甜瓜不同组织器官中的表达。结果表明:CmDWF1基因的开放阅读框片段长为1 701 bp,编码566个氨基酸,预测其编码蛋白的分子质量为66.115 11 ku,理论等电点为6.96,不稳定指数为48.18,总平均亲水性为-0.402,属于亲水性蛋白。CmDWF1蛋白含有FAD-binding-4结构域,推测其具有FAD氧化还原酶特性。该蛋白信号肽序列,在细胞质中的定位系数为9,推测其主要在细胞质中分布。二级结构预测显示,CmDWF1蛋白中α-螺旋的含量相对较高,为37.81%。系统进化分析表明,CmDWF1蛋白与黄瓜的亲缘关系较近;实时定量PCR结果表明,该基因在甜瓜的根、茎及叶中均有表达,但在根中表达量最高,并且在甜瓜果实授粉后25 d内表达量有明显的上升,35～45 d内表达量呈下降趋势。由以上结果可知,CmDWF1基因可能参与甜瓜油菜素内酯的合成,并进一步调节甜瓜的生长发育。

以长蔓品种状元和短蔓资源1A533与1A440为材料,分析了甜瓜短蔓性状的遗传规律。结果表明,这两份短蔓资源均携带1对隐性短蔓基因,而且彼此间互为非等位基因。

蔓枯病是危害甜瓜的一种真菌性病害,由于存在生理小种的变异,携带单个抗病基因的甜瓜品种在生产中表现出抗性不足,本研究的目的是评价聚合基因材料的抗性,并分析相关防卫基因的差异表达。利用5份抗源创制8份聚合抗病基因材料,在采用梯度浓度孢子液接种鉴定的基础上,利用RT-PCR技术研究接种后苯丙氨酸解氨酶(PAL)基因、抗坏血酸氧化酶(APX)基因、几丁质酶(CHT)基因等防卫基因在聚合基因材料中的表达情况。结果表明:当接种浓度为5×109mL-1时,单一抗源已开始出现感病现象,而聚合基因材料仍表现高抗或抗,其中,890-398(PI511890×PI482398)和145-471(PI420145×P...

【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】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。

[目的]本研究旨在发掘水稻产量相关基因,为水稻产量性状改良提供新的种质资源,为水稻穗发育遗传研究提供分子证据。[方法]利用表型差异明显的粳稻‘茭白稻’和籼稻‘Saber’构建F_2群体,对其株高及穗部性状进行QTL检测。根据F_2结果,构建F_(2∶3)分离群体,对效应值较高的穗长QTL qPL9进行验证、精细定位和候选基因预测,并对候选基因进行克隆、测序和序列比对分析。[结果]在F_2群体中检测到株高、穗长、每穗颖花数、二次枝梗数、粒长和粒宽共6个性状的16个QTL。其中效应最高的qPL9解释了32.8%的穗长变异,位于SSR标记RM1189和L171之间,LOD值为8.27。对qPL9所在位点进行验证后进行精细定位,最终将其定位在InDel标记L174与L171之间,物理距离为90.47 kb,含有9个开放阅读框(ORF)。分析候选基因序列,发现LOC_Os09g28300、LOC_Os09g28310和LOC_Os09g28320的编码序列在‘茭白稻’和‘Saber’间有差异,且导致氨基酸序列差异。[结论]qPL9是新位点,其候选基因可能为LOC_Os09g28300、LOC_Os09g28310和LOC_Os09g28320。

【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】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...

以甜瓜叶片基因组DNA为模板,PGIP基因保守序列设计引物,PCR扩增到1条全长978 bp的目的片段。该基因包含有1个完整的开放阅读框,没有内含子,编码326个氨基酸,其编码的氨基酸序列中含有一段典型的亮氨酸重复序列。序列比对表明:该基因编码的氨基酸序列与GenBank中的PGIP基因氨基酸序列(AAP41199)同源性为100%;RT-PCR表达分析表明,该基因在甜瓜叶、茎、根、果实中表达,在花中不表达。为植物分子抗病育种提供了1条基因资源。

为获得与甜瓜果实成熟相关的基因,选择与乙烯生物合成及信号转导相关的4个基因家族HB(Homeobox)、RIN(Ripening inhibitor)、ETR(Ethylene receptor)、CTR(Constitutive triple reaction),对甜瓜全基因组鉴定,分别获得CmHB家族成员17个、CmRIN家族成员21个、CmETR家族成员3个和CmCTR家族成员20个,通过序列比对和基序分析验证了家族成员鉴定的可靠性。利用转录组测序方法,分析4个基因家族各成员在甜瓜品种河套蜜瓜原种和转反义CmACO1基因的河套蜜瓜品系M9生长期和成熟期果实中的表达量,发现河套蜜瓜原种中13个基因在2个发育时期果实中的表达量存在显著性差异,其中CmHB3、CmHB11生长期的表达量是成熟期的42,9倍,而CmHB4成熟期的表达量是生长期的27倍,其表达量均呈极显著差异。在M9品系中,12个基因在2个发育时期果实中的表达量存在显著差异,其中CmHB3、CmHB11生长期的表达量是成熟期的6,3倍,而CmHB4成熟期的表达量是生长期的41倍,其表达量均呈极显著差异。在生长期,CmHB3、CmHB11的表达量在2个材料中存在极显著差异,CmRIN14、CmRIN15存在显著差异。而在成熟期,CmHB3的表达量在2个材料中存在极显著差异,CmRIN14、CmRIN15存在显著差异。此外,还发现CmRIN14、CmRIN15在2个材料间的表达模式相反,表明其表达模式受CmACO1表达水平的影响。

【目的】蔓枯病(gummy stem blight)是一种真菌性土传病害,是危害甜瓜生产的严重病害之一,其存在生理小种的分化,品种即使仅携带单个抗病基因,仍会导致甜瓜抗性逐步降低甚至丢失。建立甜瓜抗蔓枯病聚合育种的分子标记辅助选择体系,选育抗性高且不再分离的聚合抗源自交系和品质优良且高抗甜瓜蔓枯病的改良白皮脆品种(品系),为甜瓜优质、抗病和高产育种提供一种简单、快捷的选择方法和重要的中间材料。【方法】利用5份甜瓜单一抗源材料PI140471、PI157082、PI511890、PI482398和PI420145两两杂交获得8份聚合抗源(082-471、082-890、082-398、145-4...

[目的]本文旨在研究甜瓜抗感材料中内源激素含量及其相关基因表达量的分析,了解甜瓜抗蔓枯病的抗性机制。[方法]以抗蔓枯病甜瓜抗源PI420145和感蔓枯病甜瓜‘白皮脆’(对照)为材料,在接种蔓枯病菌后的不同时间(0、1、2、3、5、7 d)进行取样,测定内源激素乙烯、茉莉酸及水杨酸的含量,并利用荧光定量PCR技术分析叶片中乙烯、茉莉酸、水杨酸等防御信号途径中相关基因的表达特征。[结果]抗蔓枯病甜瓜材料PI420145叶片中的乙烯含量整体低于感蔓枯病材料‘白皮脆’,但在接种0和7 d时茉莉酸含量均高于‘白皮脆

根据GenBank上登录的甜瓜ACC氧化酶基因1(Cm-ACO1)序列,设计特异性引物,应用RT-PCR从甜瓜品种河套蜜瓜成熟果实中克隆得到了ACO1的全长cDNA,共1035bp,并对其进行了序列分析,结果表明,所克隆的cD-NA与已报道的甜瓜品种Cantaloup charentais的ACO1cDNA序列完全一致。该基因的克隆为进一步研究ACC氧化酶基因在甜瓜中的表达特性以及功能奠定了基础。