雜種優(yōu)勢是指雜種后代在遺傳和生長的一些性狀上優(yōu)于親本的現(xiàn)象。通過雜交育種來提高作物產(chǎn)量是雜種優(yōu)勢利用的方式之一。優(yōu)勢育種在黃瓜育種上被廣泛應用并且顯著提高了黃瓜產(chǎn)量。為探討黃瓜產(chǎn)量雜種優(yōu)勢形成因素,本研究將雌雄同株系D0708-2作為父本,分別與作為母本的雌性系D1158♀-2、雌性系D1104-2-4、強雌系D1101-1-2以及雌雄同株系D0528-2進行雜交。通過同親回歸方法配制4個雜交組合,通過分析其雜種優(yōu)勢表現(xiàn),調查相關的田間性狀和生理指標以及優(yōu)勢度計算最終確定了一組具有超親產(chǎn)量優(yōu)勢的雜交組合D1104-2-4×D0708-2。進一步利用RNA-Seq測序技術對該組合初瓜期的親本及F_1進行轉錄組測序。分析比較了該優(yōu)勢組合F_1與其親本在初瓜期的轉錄差異并對差異表達的基因進行GO分類和KEGG通路分析,初步解釋哪些差異基因參與了黃瓜初瓜期的雜種優(yōu)勢形成。同時將轉錄組數(shù)據(jù)進行WGCNA和GSEA聯(lián)合分析,進一步確定與產(chǎn)量優(yōu)勢相關的基因。本試研究得如下結果:(1)田間性狀相關性分析發(fā)現(xiàn)F_1的產(chǎn)量優(yōu)勢與生長優(yōu)勢和雌花數(shù)等有關,通過冗余分析得出株高、中部莖粗、雌花數(shù)、雌花節(jié)率是顯著影響產(chǎn)量的重要因素。(2)轉錄組測序發(fā)現(xiàn)在初瓜期F_1與母本的轉錄水平相似性為0.977,顯著高于父本(0.851)的相似性。不同樣本間的DEGs(差異表達基因集)分析表明,雜交組合親本與F_1的轉錄本相比,母本中顯著上調471個DEGs,顯著下調120個DEGs;父本中顯著上調933個DEGs,顯著下調1780個DEGs。同時母本與父本的轉錄本差異表達基因中,有2413個DEGs顯著上調,而顯著下調的DEGs有821個。(3)GO分類和KEGG通路分析結果得出:F_1與親本的差異基因主要富集在抗壞血酸和醛酸代謝、次生代謝產(chǎn)物的生物合成、類黃酮生物合成、檸檬烯和松烯降解、代謝途徑、苯丙醇生物合成、植物激素信號轉導、植物病原相互作用、核糖核酸聚合酶、倍半萜和三萜生物合成、二苯乙烯、二芳基庚烷和姜辣素的生物合成、黃酮和黃酮醇的生物合成、異黃酮生物合成、植物MAPK信號通路等通路。(4)WGCNA的分析獲得了一個與黃瓜產(chǎn)量有關的基因模塊。GSEA分析該基因模塊發(fā)現(xiàn)植物激素信號轉導途徑、糖酵解途徑、碳代謝等在F_1和親本間的富集性有顯著的差異,其中丙酮酸脫氫酶(aceE)和丙酮酸脫氫酶復合體E2(aceF)在母本中高表達。F_1中脫落酸受體(PYL4)、赤霉素受體(GID1b)等激素相關蛋白表達較高。同時父本中與TCA循環(huán)有關的6-磷酸葡萄糖酸酶、蘋果酸脫氫酶等關鍵酶富集表達,而F_1中沒有顯著富集。說明F_1中赤霉素(GA)和脫落酸(ABA)可能抑制了糖酵解途徑,從而增加了糖的積累。同時通過較高活性的ABA和GA等激素調控抑制了呼吸作用,從而減少體內(nèi)的有機質消耗。這種模式可能是F_1產(chǎn)量優(yōu)勢形成的基礎。
【學位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S642.2

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本文編號：2823701