黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀的QTL定位及候選基因篩選.pdf

1、單性結(jié)實(shí)對(duì)于以果實(shí)為商品的植物來(lái)說(shuō)，是一個(gè)與產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)的重要經(jīng)濟(jì)性狀，也是品種選育的目標(biāo)性狀。黃瓜（Cucumis sativus L.）是我國(guó)大面積栽培的主要蔬菜之一，單性結(jié)實(shí)現(xiàn)象在黃瓜種質(zhì)資源中普遍存在，因此黃瓜具有開(kāi)展單性結(jié)實(shí)研究的優(yōu)勢(shì)。目前，關(guān)于黃瓜單性結(jié)實(shí)遺傳規(guī)律的研究有不同觀點(diǎn)，對(duì)黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀的QTL定位雖已有報(bào)道，但由于構(gòu)建連鎖圖譜的標(biāo)記都不是基于測(cè)序開(kāi)發(fā)的，使得控制單性結(jié)實(shí)性狀的QTL位點(diǎn)并未定位到染色體上，與其

2、連鎖的標(biāo)記都為AFLP標(biāo)記，利用率低且未得到驗(yàn)證。因此，挖掘新的且有效的QTL位點(diǎn)對(duì)于理解黃瓜單性結(jié)實(shí)的遺傳機(jī)制非常重要。本研究利用單性結(jié)實(shí)自交系‘EC1’和非單性結(jié)實(shí)自交系‘8419s-1’，‘14519’構(gòu)建的兩個(gè)F2群體進(jìn)行黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀的遺傳分析;根據(jù)黃瓜基因組測(cè)序的信息，利用‘EC1’和‘8419s-1’構(gòu)建的F2∶3群體進(jìn)行黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀的QTL定位;利用剩余雜合體群體(RHL97-5)進(jìn)行主效QTL位點(diǎn)的驗(yàn)證;利用F3

3、∶4群體及21份黃瓜自交系材料進(jìn)行連鎖標(biāo)記的檢驗(yàn)，并利用重測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的手段輔助篩選候選基因，主要結(jié)果如下:
　　1.黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀的QTL定位
　　對(duì)兩個(gè)F2群體進(jìn)行遺傳分析表明，黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀遺傳符合數(shù)量性狀的特征，但與不同材料配組的后代群體分離偏向不同。利用F2（EC1×8419s-1）群體構(gòu)建了一張含有7條個(gè)連鎖群、133個(gè)SSR標(biāo)記和9個(gè)InDel標(biāo)記的連鎖圖譜，圖譜總長(zhǎng)度為808.1cM，標(biāo)記間平均距離5

4、.7cM。在2013年春、秋兩季共檢測(cè)到7個(gè)與單性結(jié)實(shí)相關(guān)的QTL，分布在1、2、3、5、7號(hào)染色體上。其中位于2號(hào)染色體上SSR00684-SSR22083之間的Parthenocarpy2.1(Parth2.1)在兩季中均被檢測(cè)到，且貢獻(xiàn)率均高于10％，被認(rèn)為是控制黃瓜單性結(jié)實(shí)性狀的主效QTL位點(diǎn)，其他位點(diǎn)都為微效位點(diǎn)。
　　2.主效QTL Parth2.1及連鎖標(biāo)記的驗(yàn)證
　　利用重測(cè)序開(kāi)發(fā)的InDel標(biāo)記，加密了Pa

5、rth2.1區(qū)域的遺傳圖譜，該圖譜長(zhǎng)度為13.5cM，含有6個(gè)SSR標(biāo)記和7個(gè)InDel標(biāo)記。利用剩余雜合體群體(RHL97-5)進(jìn)行Parth2.1的驗(yàn)證，結(jié)果證實(shí)該位點(diǎn)存在1個(gè)QTL位點(diǎn)，且該區(qū)域被縮短到InDel標(biāo)記Indel-T-8和Indel-T-32之間，LOD值達(dá)到9.1，貢獻(xiàn)率為24.4％，物理距離674kb。Indel-T-47為該位點(diǎn)的峰值標(biāo)記，與該位點(diǎn)緊密連鎖。本研究進(jìn)一步利用F3∶4群體和21份黃瓜種質(zhì)材料對(duì)該標(biāo)

6、記進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明該標(biāo)記與單性結(jié)實(shí)顯著相關(guān)，可用于黃瓜單性結(jié)實(shí)分子標(biāo)記輔助選擇育種。
　　3.基因重測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的候選基因篩選
　　利用雙親重測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序信息，對(duì)主效QTL Parth2.1674kb范圍內(nèi)所有的基因進(jìn)行分析。結(jié)果表明該區(qū)域包含59個(gè)基因，其中‘EC1’和‘8419s-1’之間有24個(gè)基因在編碼區(qū)內(nèi)含有非同義的SNPs/InDels突變。其中Csa2M068680(CsARF19)為生長(zhǎng)素響應(yīng)因子

7、的同源基因、Csa2M070230(CsWD40)為細(xì)胞分裂素響應(yīng)基因的同源基因、Csa2M070880(CsEIN1)為乙烯不敏感基因的同源基因。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的結(jié)果在該區(qū)域內(nèi)有7個(gè)差異表達(dá)基因，qRT-PCR驗(yàn)證的結(jié)果表明Csa2M070230(CsWD40)、Csa2M070330（CsPPR）和Csa2M073000（CsHEXO3）在單性結(jié)實(shí)坐果過(guò)程中上調(diào)表達(dá)。兩種測(cè)序數(shù)據(jù)聯(lián)合分析預(yù)測(cè)Csa2M068680(CsARF19)、Cs