張志鵬 張亞楠 孫蕾 邱果 孫宇姣 朱子成 欒非時 王學征
目的與意義:西瓜的果肉顏色、果皮條紋、果肉苦味是西瓜重要農藝性狀,可直接影響消費者的選擇。目前關于西瓜性狀的QTL有很多,但對這3個性狀的定位研究還不是很清晰。尤其是苦味性狀,葫蘆科(西瓜、甜瓜、苦瓜等)中苦味基因的分子標記和精細圖譜的研究較少,相關研究報道較少或沒有。因此筆者通過配制雜交組合,通過生物信息設計分析,建立了225株BC1分離株的遺傳連鎖圖譜。通過對西瓜果肉顏色、果皮條紋、果肉苦味相關位點的數(shù)據(jù)挖掘,獲得緊密連接的標記,希望為分子標記輔助育種提供理論依據(jù)。
材料與方法:以綠皮窄條紋、紅色果肉、無苦味的西瓜自交系‘W1-1(P1)和綠皮寬條紋、白色果肉、具極端苦味的西瓜自交系‘PI 186490(P2)為親本配制F1,F(xiàn)1自交配制 F2分離群體,F(xiàn)1與P1回交配制回交群體BC1P1。對BC1P1群體225株單株編號,分別采集嫩葉提取DNA,基于親本的重測序數(shù)據(jù)和已發(fā)布的西瓜參考基因組數(shù)據(jù),構建了1張包含186個CAPS標記、11個連鎖群的遺傳連鎖圖譜,該圖譜覆蓋基因組長度1 468.09 cM。
結果與分析:‘W1-1 (紅色果肉)和‘PI186490(白色果肉)的F1代是黃色果肉(原圖1)。在BC1P1群體中分離出四類肉色(紅、黃、橙和黃/白混合)。在BC1和F2群體中,不僅親本的顏色分離,而且出現(xiàn)了親本中不存在的橙色和黃色,以及所有可能的紅、橙、黃和白色的二元混合物。僅以紅肉為標準,將種群的肉分為紅肉和非紅肉兩大類,合理簡化了肉色性狀的復雜表達。表達顯性性狀(非紅色)的個體數(shù)為111,表達隱性性狀(紅色)的個體數(shù)為114。通過卡方檢驗,分離率為1∶1。西瓜的外果皮性狀主要有條紋寬度(窄或寬)、條紋顏色、條紋形狀和果皮底色。在‘W1-1(窄條紋綠色)×PI186490(寬條紋淺綠色)的F1中,F(xiàn)1的外果皮條紋與‘PI186490相似,為寬條紋。F1果皮底色為綠色,說明寬條紋為主,窄條紋次之,綠色果皮為主,淺綠色次之。BC1P1分離率為1∶1,分為寬條紋(114)和窄條紋(111)。從F2的分離結果可以看出,寬條紋由單基因顯性基因控制,而窄條紋受單基因顯性基因控制,BC1P1數(shù)據(jù)證實了這一結論。F2和BC1群體的果皮底色分為P1表型、P2表型和中間表型三類,但顏色很難進行分類。在‘W1-1 (無苦味果肉)和‘PI 186490(有苦味果肉)的F1中,所有的F1都是苦果。以苦味和非苦味為標準,將BC1群體分為106株苦味植物和119株非苦味植物。對BC1代進行卡方分析,苦味與非苦味的比例為1∶1,表明果肉苦味由一個顯性基因控制。將186個CAPS標記分布在11個與西瓜染色體物理位置相對應的連鎖組中。最大的一組(2號染色體)有20個標記,全長177.70 cM。11號染色體標記數(shù)最少,共有13個標記,全長106.77 cM。11個連鎖群總遺傳距離為1 404.99 cM,標記間平均距離為7.6 cM。以該連鎖圖為參照,根據(jù)比對結果,大部分CAPS標記幾乎均勻分布在11個連鎖群中。利用CIM方法分析了研究性狀與基因型之間的關系。每個性狀只鑒定出一個QTL:果肉顏色(FC4.1))、果皮條紋(RS8.1)和果肉苦味(FB1.1)(原圖2)。控制西瓜紅色果肉的主效QTL FC4.1,位于4號染色體上的W04-84和W04-94標記之間,LOD值為45.0333,可解釋59.0295%的表型變異。該QTL距兩側標記距離分別為1.46 cM和0.37 cM。西瓜果皮條紋在8號染色體上鑒定出一個主效QTL (RS8.1),可解釋49.8580%的表型變異,LOD值為32.1197。QTL RS8.1位于CAPS標記W08-180.2和W08-180.1之間,距兩側標記距離分別為1.27、1.04 cM??刂莆鞴瞎饪辔兜闹餍TL FB1.1,位于1號染色體上的W01-2和W01-3標記之間,LOD值較高,為95.0931,可解釋99.5904%的表型變異,距兩側標記距離為0.93、0.99 cM。
結? ? 論:以淺綠皮、紅瓤、無苦味栽培西瓜自交系‘W1-1與深綠皮、白瓤、苦味黏籽西瓜品系‘PI186490的F1代與其雌親本回交,得到了225株BC1群體。基于全基因組重測序數(shù)據(jù),將覆蓋整個基因組的CAPS標記對每個個體進行基因型分析。構建了一張含11條染色體和186個CAPS標記的西瓜遺傳連鎖圖譜,全長1 468.09 cM。以果肉顏色、果皮條紋、果肉苦味為3個定性性狀,進行遺傳分析和基因定位。結果表明,果皮寬條帶和果肉苦味受顯性基因控制,紅肉對白肉呈隱性遺傳,并得到了與上述3個果實性狀相關的3個QTLs。