甜瓜短蔓（short-internode）基因的精细定位

发布时间：2020-06-09 07:02

【摘要】：甜瓜(Cucumis melo L.)为葫芦科一年生草本植物,具有广泛的遗传多样性和表型多样性。我国是世界上最早栽培甜瓜的国家之一,也是甜瓜栽培面积最大、产量最高的国家。与目前市场上长蔓品种不同,短蔓甜瓜具有株型紧凑、无须整枝、通风透光的优点,适用于简易覆盖设施栽培和机械化采收,可以达到在各类栽培条件下提高种植密度、节省人力物力和轻简化栽培的目的,因此短蔓性状在育种中常被作为理想株型的关键性状,越来越受到育种家的关注。本研究以短蔓甜瓜M406和长蔓甜瓜M323为研究对象,明确了M406短蔓性状的遗传规律,并对其短蔓基因(short-internode,si)进行了精细定位和候选基因筛选,为阐明甜瓜短蔓性状形成的分子机理、解析短蔓基因的调控网络提供了坚实的基础,主要研究结果如下:1、甜瓜短蔓性状的遗传规律分析于定植45天后,测定M406、M323、F_1和F_2群体单株株高,数据分析结果表明,F_2群体中长蔓和短蔓的分离比例符合3:1(χ~2=0.8588χ~2 _(0.05)=3.84),说明短蔓性状由一对隐性基因控制,将其命名为short-internode(si)。2、甜瓜遗传图谱的构建与短蔓基因si的初步定位以双亲M323和M406对本课题组的1205个SSR引物进行多态性筛选,获得在双亲间具备多态性的SSR引物共411个,多态性比率34.11%。利用353个多态性引物对92个F_2单株进行分析,构建遗传图谱。该图谱包含353个SSR标记和1个短蔓性状表型标记,12个连锁群,覆盖基因组长度为1565.49cM,连锁群长度在86.98cM-186.68cM,标记间的平均距离为4.42cM。通过对353个SSR分子标记基因型的χ~2检验,发现有34个分子标记在0.05水平上表现偏分离,占总标记位点的9.63%。在34个偏分离标记中,16个达到极显著水平,分别位于LGII、LGIII、LGIV、LGV、LGVI、LGVII连锁群上,占偏分离标记的47.06%。通过甜瓜短节间基因的连锁分析发现,si定位在第7染色体上,位于标记CmSSR17144和CmSSR17293之间,与si基因的遗传距离分别为21.7cM和5.21cM。3、甜瓜短蔓基因si的精细定位在初步定位的基础上,对候选区段选用了65对SSR引物进一步利用BSA筛选新的差异引物;此外,本研究对亲本M323和M406进行了基因组重测序,根据测序和序列比对结果,开发了14对Indel引物,最终获得了差异显著且条带清晰的4对SSR标记和7对Indel标记。在扩大作图群体的基础上,进一步将si基因定位在Indel14和Indel3之间,遗传距离分别为1.4cM和0.3cM。在此候选区段根据两个亲本间的SNP差异,开发了4对dCAPS标记,最终将si基因定位在标记dCAPS1和dCAPS4之间,物理距离为110 kb。经甜瓜基因组注释,发现其12个ORF,根据两个亲本重测序的比对结果显示,在候选区段共有2个SNP,其中一个位于基因间隔区,另一个位于MELO3C016916的外显子上。本研究根据该SNP位点设计的dCAPS2标记,对重组单株的基因型分析结果显示dCAPS2与si基因表现为共分离,说明该基因为控制短蔓性状的候选基因。经BLAST比对显示该基因编码LRR receptor-like serine/threonine-protein kinase ERECTA isoform X1,即ERECTA基因。
【图文】：

扩大 F2群体，利用新开发的引物进一步缩小甜瓜短蔓基因（si）定位区段，然后分析该区段内包含的基因及其功能，结合亲本间序列比对结果，开发候选基因差异位点的特异标记引物，，最终确认候选基因。2、结果与分析2.1 甜瓜短蔓的表型特征短蔓甜瓜材料 M406，该材料节间缩短，株型紧凑，主蔓较短。长蔓甜瓜材料 M323，该该材料节间正常，株型正常，主蔓较长。

图 2-2 M323、M406 和 F1在定植后 2-10 周的株高柱形图Fig. 2-2 M323M406 and F1height columns at 2-10 weeks after p对 F2群体的株高进行测量，并用 SPSS 对其进行作图代株高的分布表现为双峰，说明该性状由质量性状控3, F1和 M406 各株系中分别随机选取 5 个单株对其M406的株高分别为292.10±12.45cm, 329.90±27.84分析结果表明，亲本 M406 与亲本 M323 和 F1的406 植株约为 147.4 的株高远小于 M323 和 F1株高性状对长蔓性状为隐性性状。2周 第3周 第4周 第5周 第6周 第7周 第8周 第9时间（date）M323 M406 F1
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S652

【参考文献】

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本文编号：2704328