【摘要】：作為一種重要的葫蘆科作物,西瓜(Citrulluslanatus)果實的品質(zhì)特性以及植株的栽培特性一直是育種家們關(guān)注的目標。目前對于西瓜果實及株型相關(guān)性狀的認識還不夠深入,遺傳及分子機理方面的研究相對較少,因此該領(lǐng)域研究薄弱的現(xiàn)狀急需改善。本論文主要研究西瓜果實長圓、果皮黃色以及植株無杈3個性狀,通過遺傳方法克隆出控制這些性狀的關(guān)鍵基因,進一步解析它們的分子作用機制,為后續(xù)的高品質(zhì)易于簡約化栽培品種的選育提供科學(xué)依據(jù)。本論文主要做了以下3方面工作:1.以長果自交系品種'短125'和圓果自交系品種'鄭州籽瓜'做親本配制F2、BC1群體,通過分離比的統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)西瓜果實長圓受單基因控制,且表現(xiàn)出不完全顯性的遺傳,即:該基因純合顯性時為長果,雜合時為橢圓果,純合隱性時為圓果;通過F2群體的BSA-seq結(jié)合GWAS分析將控制西瓜果實長圓的候選區(qū)間定位到了 3號染色體。之后開發(fā)大量的CAPS標記對768株F2植株進行重組單株篩選,最終將候選基因進行精細定位到3號染色體一個46 Kb的區(qū)域內(nèi)。該區(qū)域只有4個功能基因,通過在兩親本中的序列比對我們發(fā)現(xiàn)Cla011257的CDS在長瓜中有159 bp的堿基缺失,該缺失造成了 53個氨基酸的缺失;根據(jù)該缺失片段我們開發(fā)出了一個Indel標記,將該標記在F2群體以及105份自然群體中進行驗證,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該標記和西瓜果實長圓緊密連鎖,進一步證明了該基因為控制西瓜果實長圓的候選基因;通過對該基因的蛋白序列預(yù)測發(fā)現(xiàn)該基因?qū)儆贗QD蛋白家族,亞細胞定位也證明了該基因主要存在于細胞質(zhì)與細胞膜上,基因表達分析表明該基因在子房形成時表達量最高。該研究為后續(xù)西瓜果實形狀形成分子機理的研究奠定了基礎(chǔ),同時也為其它作物果實形狀的研究提供了借鑒。2.以黃皮品種'94E1'和綠皮品種'青峰'做親本配制F2、BC1群體,通過分離比的統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)西瓜果皮黃色受單基因控制,黃皮對綠皮為顯性,并且凡是果皮呈現(xiàn)黃色,葉柄和葉脈必定呈現(xiàn)黃色;通過F2群體的BSA-seq結(jié)合GWAS分析將控制西瓜果皮黃色的候選區(qū)間定位到了 4號染色體,之后開發(fā)大量的CAPS標記對候選基因進行精細定位,最終將候選基因定位到4號染色體一個59.8 Kb的區(qū)域內(nèi),該區(qū)域內(nèi)存在很多gaps,只存在一個功能基因,通過對該基因的序列比對以及表達差異分析發(fā)現(xiàn)該基因在兩親本中不存在序列及表達的差異,因此該基因不是控制西瓜果皮黃色的候選基因;對候選區(qū)間的進一步分析開發(fā)出了一個和西瓜果皮黃色緊密連鎖的SNP標記,并且在20個自然群體中進行了驗證。該標記可用于果皮黃色的苗期鑒定以及分子標記輔助育種。3.以有杈自交系品種'790010'和無杈自交系品種'無杈早'做親本配制F2、BC1群體,通過分離比的統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)西瓜植株無杈受單基因控制,且有杈對無杈為顯性;通過F2群體的BSA-seq結(jié)果將候選區(qū)間定位到了 4號染色體,之后開發(fā)大量的CAPS標記對候選基因進行精細定位,將候選基因定位到4號染色體一個約270 Kb的區(qū)域內(nèi),該區(qū)間含有32個功能基因,通過對該區(qū)間內(nèi)SNPs的進一步分析,最終發(fā)現(xiàn)只有2個SNPs發(fā)生在基因外顯子區(qū)域,對這兩個SNPs所在的基因進行氨基酸序列分析,表明只有Cla018413基因外顯子內(nèi)的SNP差異造成了氨基酸的改變,初步推測該基因為控制西瓜植株無杈的候選基因,但后續(xù)還需進一步研究。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S651
【圖文】：

西瓜果實及株型相關(guān)性狀的遺傳及分子機理研宄（ＢＳＡ－ｓｅｑ）；對所有植株的葉片進行取樣，保存于－２０°Ｃ，親本不同發(fā)育時期的子房以及果實不同部位進行取樣，并立°Ｃ保存，用于ＲＮＡ的提取。逡逑中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所西甜瓜種質(zhì)資源中期庫中的西瓜資源進行全基因組重測序，每個品種種植１０株，�。模危粒凸具M行全基因組重測序，在植株整個生長發(fā)育皮顏色、果形指數(shù)、植株長短、開花早晚以及果肉成分等多與相關(guān)性狀進行全基因組關(guān)聯(lián)分析（ＧＷＡＳ）。所有材料均在大棚西瓜栽培技術(shù)進行管理。３３０份西瓜品種及資源如附錄ＩＡ邐Ｂ逡逑

邐華中農(nóng)業(yè)大學(xué)２０１８屆博士研究生學(xué)位論文邐逡逑信息開發(fā)出２９８個ＣＡＰＳ標記（附錄ＩＩ），將這２９８個ＣＡＰＳ標記先在兩親本逡逑中進行多態(tài)性檢測，然后將具有多態(tài)性的標記在７６８個Ｆ２群體（２０１６年冬季逡逑３４８株，２０１７年春季４２０株）中進行ＰＣＲ、酶切、凝膠電泳檢測，檢測群體中逡逑的多態(tài)性，通過篩選重組單株對候選基因精細定位。最終將候選基因定位到逡逑ＣＡＰＳ０１５８和ＣＡＰＳ０１６５兩個標記之間，在這兩個標記的位置各有３個重組單逡逑株，ＣＡＰＳ０１５８對應(yīng)的區(qū)域為３號染色體２６，８１７，６７２邋ｂｐ，ＣＡＰＳ０１６５對應(yīng)的區(qū)域逡逑為２６，８６４，８１４邋ｂｐ，因此候選基因Ｃ／Ｆ幻被定位到３號染色體２６．８１７邋Ｍｂ到２６．８６３逡逑Ｍｂ約４６邋Ｋｂ的區(qū)域內(nèi)，如圖２－４所示。逡逑Ｋ邋－邐－邋－邐－邐—邐？逡逑

在Ｆ２群體中隨機選取１００個單株，用此標記對它們進行多態(tài)性檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)逡逑此標記和果實長圓完全連鎖，進一步證明了邋ＣｌａＯｌ邋１２５７為控制西瓜果實長圓的逡逑候選基因Ｃ／ＦＭ，如圖２－５所示。逡逑３．７候選基因的蛋白預(yù)測逡逑Ａ逡逑丨ＱＤ邋ｄｏｍａｉｎ逡逑９７１０３邋ＩＩ邋１—１邋Ｈ邐１邋１逡逑Ｃｈａｒｌｅｓｔｏｎ邋Ｇｒａｙ邐｜邐＾邐Ｄｅｌｅｔｉｏｎ邋｜邐｜逡逑Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ邋Ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ邐＾邐邐邋｜邐｜逡逑Ｅｌｏｎｇａｔｅ邋Ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ邋｜邐｜邐＾邐Ｍ￣丨邐「逡逑ＩＱＤ３１邐／逡逑Ｂ邐吖聲逡逑ｅＢ２邐＼邋ｒ逡逑＠邋ｒ６逡逑＾＿＾燈２。２１１３０邐＼逡逑Ｖ邋ＡＴ２Ｇ３３６４０逡逑圖２－６候選基因的結(jié)構(gòu)差異及互作蛋白預(yù)測逡逑Ａ為ＣｌａＯｌ邋１２５７在兩個參考基因組以及兩親本中的結(jié)構(gòu)差異信息，Ｂ為與ＣｌａＯｌ邋１２５７編碼逡逑序列同源的ＩＱＤ２６蛋白互作調(diào)控網(wǎng)絡(luò)信息。逡逑Ｆｉｇ．邋２－６邋Ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ邋ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍｓ邋ａｎｄ邋ｐｒｏｔｅｉｎ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ逡逑Ａ

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