甜瓜遗传多样性分析及甜瓜黄绿叶片基因ygl的精细定位

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:braden212
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甜瓜(Cucumis melo L.,2n=24)是葫芦科中的一大类,是世界上十大水果之一。我国是薄皮甜瓜的初生起源中心,同时也是厚皮甜瓜的次生起源中心,具有丰富的种质资源,为甜瓜的育种和遗传研究工作提供了宝贵的材料。因此,对甜瓜种质资源多样性进行评价显得十分必要。同时,在遗传多样性的研究过程中,发掘甜瓜种质资源优异的变异性状,不仅可为甜瓜育种提供新的优异基因,而且对于深入研究相关性状形成的机理提供了重要的材料来源。本研究在材料M68上发现了一个甜瓜的黄绿突变性状,该材料是研究甜瓜光形态建成和光合作用机制、叶绿素生物合成途径、叶绿体结构功能的理想材料,同时对该黄绿叶色性状进行精细定位,有利于加快甜瓜高光效育种的进程。本研究利用SSR分子标记对来源于世界各地的344份甜瓜材料进行了遗传多样性分析;同时利用发现的黄绿突变体M68、以及正常表型材料M465和DHL92为研究对象,测定和比较了正常材料和突变体之间在光合色素含量、光合参数和叶绿素荧光动力参数等生理指标上的差异;并利用M68和正常表型材料分别构建了BC1和F2群体,在对黄绿叶色性状的遗传规律进行分析和初步定位的基础上,根据亲本重测序开发的特异性标记对黄绿叶色基因进行了精细定位。研究结果如下:1.344份甜瓜种质资源遗传多样性分析1)利用36对SSR分子标记对344份材料的分子指纹图谱分析。采用表型差异明显的12份材料对384对SSR标记进行筛选,从中选出条带清晰、多态性好、在12条染色体上分布均匀的36对标记。采用筛选出来的标记对344份材料进行基因型分析,检测到的平均等位位点为6.11,Ne、He、Ho、PIC以及Shannon’s指数的平均值分别为2.9516、0.8793、0.1207、0.5507、1.1872。2)对344份材料的群体结构分析时可将材料分为5个类群,其中P1包含了40份材料,来源于欧洲的材料占了85%;P2包含了69份材料,有51.8%的非洲材料属于该类群;P3有57份,大部分来源于亚洲;P4的70份材料中,有82.8%的材料混合有P1类群的遗传背景;P5有108份材料。用邻近距离法(Neighbor joining)的聚类分析结果显示,将344份材料分为4类,第Ⅰ类大部分来自于甜瓜的次生起源中心附近,第Ⅱ类的102份材料包含了Cucumis melo subsp.agrestis和Var.texanus,有49.7%的材料属于第Ⅲ类,剩余的属于Ⅳ类。两种分析结果虽然有一定的出入但也有一定的一致性存在。2.甜瓜黄绿叶色基因ygl的精细定位1)与M465相比,M68整个生育期均表现为黄绿叶色植株。对叶绿素含量测定表明,突变体M68在幼苗期和结果期叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量与M465相比均达到了显著差异水平。2)在幼苗期和结果期M68的净光合速率均显著低于M465,但胞间CO2浓度、蒸腾速率都高于M465。Fo、Fm、Y(Ⅰ)、ETR(Ⅰ)、qN显著低于M465。3)以M68和M465为亲本构建BC1群体,以突变体M68和DHL92为亲本构建F2群体,BC1群体和F2群体χ2的结果分别为0.49、0.62,证明该黄绿叶色性状有一对隐性单基因控制,并将其命名为yellow-green leaf(ygl)。4)采用BSA法对对本实验室已有的SSR引物进行筛选,利用筛选到的多态性标记和BC1群体,初步将ygl基因定位于第11条染色体上。然后根据初步定位区段设计的96对SSR标记,再根据重测序结果设计8对Indel标记,利用339个BC1群体和1577个F2群体将该基因定位到CmSSR25141和CmSSR25190之间,遗传距离分别为0.3 cM和0.4 cM。为进一步克隆该基因及揭示其作用机理打下了坚实的基础。
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