黃瓜果實苦味基因遺傳分析及精細定位.pdf

1、黃瓜是我國重要的蔬菜作物,果實苦味是影響黃瓜生產(chǎn)的問題之一。導(dǎo)致黃瓜果實苦味的化學(xué)物質(zhì)是葫蘆素。利用現(xiàn)代分子生物技術(shù),研究黃瓜果實葫蘆素合成途徑的相關(guān)基因和導(dǎo)致果實苦味發(fā)生的分子機理,開發(fā)緊密連鎖的分子標記及實現(xiàn)基因精細定位,對于明確果實苦味形成機制具有重要意義,可以為黃瓜無苦味品種選育和分子設(shè)計育種提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。
　　 黃瓜苦味分為營養(yǎng)體苦味和果實苦味,已報道的控制營養(yǎng)體苦味的基因有兩個:Bi和Bi-2,控制果實苦味

2、的基因也有兩個:Bt和Bt-2。前人關(guān)于黃瓜苦味的研究,多集中于遺傳規(guī)律、基因連鎖、環(huán)境影響、品種選育等方面,而對于苦味基因的分子生物學(xué)研究較少,且相關(guān)研究僅集中于營養(yǎng)體苦味基因Bi,至今未見關(guān)于果實苦味基因Bt和Bt-2的SSR分子標記及基因定位的報道。
　　 本實驗室保存有純合黃瓜自交系46GBt,表現(xiàn)型為營養(yǎng)體及果實均苦,其含有的果實苦味基因與Bt圾Bt-2的遺傳關(guān)系尚未明確。本研究以46GBt(基因型為BiBi？？)、P

3、I173889(BiBiBtBt)、LJ90430(BiBiBt-2Bt-2)、931(BiBibtbt)、9110Gt、9930為試材,構(gòu)建遺傳分析群體,揭示46GBt所含果實苦昧基因與Bt圾Bt-2的遺傳關(guān)系,明確其遺傳規(guī)律,探索該基因與其他農(nóng)藝性狀基因的連鎖遺傳關(guān)系:同時開發(fā)與Bt圾Bt-2緊密連鎖的SSR、SNP、InDel標記,完成Bt及Bt-2的遺傳定位,并對Bt-2候選基因進行分析。取得如下結(jié)果:
　　 1、利用4

4、6GBt×LJ90430和46GBt×PI173889兩個組合的六世代遺傳分析,證實46GBt所含果實苦味基因為Bt-2,與LJ90430所含果實苦味基因相同。Bt-2和Bt基因不在同一遺傳背景時,兩者都符合單基因顯性遺傳模式。若Bt-2和Bt基因同時出現(xiàn),則兩者存在顯性和隱性上位效應(yīng),Bt-2對Bt具有顯性上位作用；而bt基因?qū)t-2基因存在隱性上位效應(yīng),含有隱性純合btbt基因型的植株表現(xiàn)型與Bt-2存在時相同,即表現(xiàn)出果實苦味。

5、
　　 2、分離和連鎖遺傳分析表明,46GBt所含Bt-2基因與雌性基因F、果皮深綠色基因Dg、密刺瘤基因Fsd、無光澤基因D均不存在連鎖關(guān)系；PI173889所含Bt基因與白色果皮基因W、Fsd因不存在連鎖關(guān)系,表現(xiàn)為獨立遺傳。
　　 3、通過對9110Gt×9930所構(gòu)建的RILs群體果實苦味的遺傳分析和SSR分子標記分析,檢測到控制黃瓜果實苦味的兩個位點Bt5.1和Bt6.1,分別位于黃瓜第5染色體(Chr.5)和

6、Chr.6上,其中Bt5.1位于標記SSR00116-SSR05321區(qū)間,LOD值在8.17～15.39之間,貢獻率在19.2～27.9％之間,為減效位點；Bt6.1位于標記SSR00004～SSR02309區(qū)間,LOD值在10.01～14.501之間,貢獻率在24.3～26.5％之間,為增效位點,其中Bt6.1與控制營養(yǎng)體苦味的位點緊密連鎖。此結(jié)果揭示了兩個果實不苦的親本雜交后代出現(xiàn)果實苦味的原因。
　　 4、利用P1173

7、889×931的F2群體(含158個單株),結(jié)合SSR技術(shù),構(gòu)建了含有4個SSR標記的Bt基因SSR連鎖群,獲得了與Bt璉鎖距離為20cM和33cM的兩側(cè)翼分子標記SSR00116和SSR00398。通過與高密度遺傳圖譜的比較分析及兩側(cè)翼SSR標記在染色體上位置的比對,將Bt基因初步定位于黃瓜Chr.5。
　　 5、利用46GBt×931的F2群體(含184個單株),采用SSR技術(shù),構(gòu)建了包含8個SSR標記的Bt-2基因SSR連

8、鎖群。通過與高密度遺傳圖譜的比較分析及兩側(cè)翼SSR標記在染色體上位置的比對,將Bt-2基因初步定位于黃瓜Chr.5短臂一端3.3cM的范圍內(nèi),最近的兩側(cè)翼標記為SSR10795和SSR07081,遺傳距離分別為0.8cM和2.5cM。
　　 6、以46GBt×931擴大的F2群體1315個單株為試材,根據(jù)雙親在Bt-2基因初步定位區(qū)段內(nèi)重測序信息,開發(fā)了新的SSR標記和InDel標記,并對1315個單株進行標記分析,最終將Bt-

9、2基因精細定位于標記SSR02118和SSR15564之間1.5cM的范圍內(nèi),遺傳距離分別為1.1cM和0.4cM。生物信息學(xué)分析表明,Bt-2基因精細定位區(qū)域的物理距離為300Kb,存在候選基因31個,其中基因Csa012474屬于一種轉(zhuǎn)運蛋白,推測與Bt-2基因最為相關(guān)。
　　 7、利用不同于本研究且含有Bt-2基因的F2群體,對與Bt-2基因緊密連鎖的SSR和InDel標記用于MAS育種的準確率進行驗證,結(jié)果表明,SSR標