西瓜果实糖含量遗传分析及QTL定位

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西瓜(Citrullus lanatus;2n=2x=22)是葫芦科(Cucurbitaceae)一年生蔓性草本植物,是世界上重要的水果型蔬菜之一。西瓜果实中的糖分含量是衡量西瓜品质的一项重要指标,培育含糖量高的西瓜可以满足大多数人对西瓜品质的要求,而培育低糖且不失口感的西瓜则可以满足糖尿病病人的特殊需求。因此对西瓜果实糖分含量的研究就显得尤为重要。一方面,明确糖含量的遗传规律可以对西瓜育种起到一定的指导作用;另一方面,利用分子标记的方法,获得与西瓜糖含量紧密连锁的标记,可以为今后开展西瓜分子标记辅助选择育种提供理论基础。本试验利用分子生物学的方法,构建西瓜遗传连锁图谱,找到与糖含量紧密连锁的SSR分子标记,分析相关QTL及其遗传效应,为进一步开展西瓜糖含量相关基因定位和克隆研究提供理论依据。本试验选用起源于中国的高糖西瓜品系花园母本为试验的母本材料,选用起源于美国的低糖西瓜品系LSW-177为试验的父本材料,(LSW-177由美国农业部农业研究属西南农业试验站的Angela R. Davis博士提供)配制杂交组合,构建六世代群体,并获得了由180个单株组成的F2代临时群体,分别测量成熟西瓜果实中心和边缘部分果糖、蔗糖、葡萄糖和总糖的含量,分析其遗传规律,找到控制糖含量的基因位点。分析结果表明:果糖、蔗糖、葡萄糖和总糖的含量在F2群体中表现为连续性变化并符合正态分布,具有明显的数量性状遗传特征,受多基因控制。其中果糖和葡萄糖的遗传效应符合主基因加多基因控制的遗传特点:蔗糖在F2代群体中的分布存在一定程度的偏分离;总糖的遗传效应符合多基因控制的遗传特点。中心部分糖含量均高于边缘部分糖含量,中心与边缘部分糖含量在遗传特征上有着相同的趋势。对果糖、蔗糖、葡萄糖与总糖的相关性进行分析,结果表明,中心部分和边缘部分果糖、蔗糖、葡萄糖和总糖的相关性均为葡萄糖>果糖>蔗糖,可见葡萄糖与总糖的相关性最大。利用SSR分子标记方法,在亲本间通过对355对西瓜SSR引物和1219对甜瓜SSR引物的筛选,共获得多态性引物55对,西瓜和甜瓜SSR引物的多态率分别为10.14%和1.56%,用55对SSR引物对进行F2世代群体进行分析,构建了一张包含45个SSR标记,13个连锁群的西瓜遗传连锁图谱,覆盖基因组长度为547.3cM,标记间平均距离为12.44cM,检测到与中心和边缘总糖含量相关的QTL位点各一个,分别命名为Tmsc3.1和Tesc121,均为加性遗传效应,贡献率分别为6.56%、7.90%,分布在第3、12连锁群上,LOD值分别为3.1、3.29,其中Tmsc3.1为正向加性效应,对糖含量的积累有增效加性效应,Tesc12.1为负向加性效应,对糖含量的积累有减效加性效应,与田间数据趋势相一致,找到与中心和边缘总糖含量紧密连锁的标记4个(MU8184-3、MCPI-12、TJI16、MU8558-3)。
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