黄瓜种子和苗期主要性状遗传分析及QTL定位

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种子和苗期性状是黄瓜重要的农艺性状,能影响植株的生长发育。目前,关于黄瓜种子和苗期性状的遗传研究较少,且两者之间的相关性尚未见详细报道。本研究以黄瓜野生变种‘PI183967’(Cucumis sativus var. hardwickii)和栽培种黄瓜‘新泰密刺’选系‘931’为亲本,构建正反交6世代和F9代RILs群体(包含160个株系),结合植物数量性状混合遗传模型研究种子和苗期主要性状的遗传规律。利用SSR分子标记技术,构建一张较饱和的黄瓜SSR遗传图谱,结合RILs群体性状调查结果,对种子主要性状(种子长度、种子宽度、种子百粒质量)和苗期主要性状(子叶长度、子叶宽度、下胚轴长度、第一真叶长度、第一真叶宽度、地上部鲜重和地上部干重)进行QTL定位分析。具体结果如下:(1)通过6世代混合模型分析方法对种子和苗期主要性状进行遗传分析。结果表明,正反交6世代群体中的种子长度和种子宽度,正交6世代群体中的子叶长度、子叶宽度、第一片真叶长度、宽度和地上部鲜重,以及反交6世代中的下胚轴长度和地上部干重均符合C-0模型,即加性-显性-上位性多基因遗传模型。结合RILs群体频数分布图,初步判定种子和苗期主要性状是由多基因控制的数量性状。RILs群体种子和苗期主要性状相关性分析表明,种子与苗期性状之间存在相关性,并达到1%显著性水平。(2)利用来源于黄瓜全基因组序列的2112对SSR引物,对亲本进行筛选,得到1125对有多态性引物,多态率为53.2%;构建了一张包含307对SSR标记,7个连锁群的黄瓜遗传图谱。该图谱覆盖基因组长度993.3cM,平均图距3.23cM,每个连锁群与黄瓜染色体一一对应。(3)共检测49个与种子和苗期主要性状相关的QTLs,其中种子性状13个,苗期性状36个。这些QTL位点大都分布在Chr1、2、3、5、6号染色体上,其中表型贡献率≥10%的QTL位点31个,占QTL总数的63.3%,在不同季节重复检测到的QTL位点9个,占QTL总数的18.4%。QTL位点的LOD值介于2.50-9.21之间,可解释7.6-23.6%的表型变异率。(4)种子长度和百粒质量在2012年春和2013年春均能检测到主效QTL位点,其中种子长度Sl4.1与Sl5.1分别位于第4号染色体标记SSR11074-SSR07431和第5号染色体标记SSR15321-SSR07711之间;种子百粒质量100Swt1.1与100Swt2.1分别位于1号染色体标记SSR12070-SSR17184和2号染色体标记SSR05743-SSR13131之间。(5)子叶长度Cl5.3、下胚轴长度Hl2.1、第一片真叶宽度Flw5.1、地上部鲜重Afb5.1和地上部干重Adb5.1可在不同季节中重复检测到,推测这些区域受环境影响较小。5号染色体SSR23148-SSR00182、SSR15321-SSR07711和SSR14436-SSR10542三个区域聚集了影响苗期性状的相关基因,推测这些区域可能是控制苗期性状的关键区域。(6)结合基因组序列信息对苗期主要性状的高效稳定QTL区域进行基因预测,在标记SSR00030-SSR10522之间预测到487个候选基因;标记SSR23148-SSR00182之间包含205个候选基因。因为预测的基因数目较多,还不能确定基因与苗期性状之间的关联性,尚需通过基因的精细定位与克隆进行深入研究。
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