西双版纳黄瓜多心室性状的QTL定位

【目的】西双版纳黄瓜是中国特有的黄瓜种质资源,有多心室特性。在探明西双版纳黄瓜多心室性状表现及遗传规律的基础上进行多心室QTL定位,为进一步了解其分子机理和标记辅助育种奠定基础,也为黄瓜果实性状改良提供有益参考和帮助。【方法】对‘北京截头’黄瓜（CC3,3心室）和西双版纳黄瓜（SWCC8,5心室）不同时期的子房进行石蜡切片观察;基于以‘北京截头’黄瓜和西双版纳黄瓜为亲本构建的含124个株系的F₉代RIL群体,利用已完成的遗传图谱,结合两个季节的RIL群体心室数目统计结果进行多心室QTL定位分析。【结果】石蜡切片观察发现,西双版纳黄瓜子房由5个心皮内卷构成多心室的结构,与3心室黄瓜相比,其子房横径大且胎座数量多;QTL定位分析发现5个控制多心室性状的QTL（LOD＞2.5）,分别分布在1、2、6号染色体上,其中位于1号染色体上的QTL ln1.1和ln1.3在2013年秋季、2014年春季这两季统计结果中都稳定存在,ln1.1在两季的LOD值分别为10.96和9.24,贡献率分别为39.24%和20.49%,位于标记SSR16472-SSR12070。ln1.3在两季的LOD值分别为27.31和21.45,贡献率分别为75.90%和47.11%,位于标记UW083751-SSR04278,认为这两个位点是控制多心室的主效QTL,其余位点为微效位点。ln1.1区段的遗传距离为6.3 cM,物理距离为0.97 Mb,包含159个基因。ln1.3区段的遗传距离为4.9 cM,物理距离为2.07 Mb,包含227个基因。在ln1.1和ln1.3区段内分别预测了2个调控多心室性状的基因,包括2个WD40重复蛋白基因（Csa1M071910.1和Csa1M072490.1）和2个Aux/IAA生长素应答基因(Csa1M231530.1和Csa1M207820.1)。【结论】位于1号染色体上的ln1.1和ln1.3是控制多心室性状的主效QTL。预测2个参与植物激素信号转导的基因Csa1M207820.1和Csa1M231530.1,以及2个与WD40重复蛋白相关的基因Csa1M071910.1和Csa1M072490.1为候选基因。     

苹果绵肉与脆肉株系果实质地差异的分子机理

【目的】研究新疆红肉苹果（Malus sieversii脆2号’ f. neidzwetzkyana）与‘富士’苹果品种（M. domestica cv. Fuji）杂交后代绵/脆肉株系果实质地差异的分子机理,旨在为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供科学依据。【方法】以新疆红肉苹果杂交后代‘红绵2号’和‘红脆2号’不同发育时期的果实为试材,检测乙烯释放量、果实硬度与脆度以及ACS1等4个乙烯生物合成基因和PG等30个果实软化相关基因的相对表达量,观察其变化。【结果】‘红绵2号’和‘红脆2号’苹果果实发育期间的硬度和脆度均呈下降趋势,但‘红脆2号’各时期果实硬度和脆度均明显高于‘红绵2号’。‘红绵2号’花后120 d乙烯释放速率明显上升,并出现明显的乙烯释放峰;而‘红脆2号’花后120 d乙烯释放速率上升不明显,且无明显的乙烯释放峰。‘红苹果果实各时期的ACS1、ACS3、ACO1和ACO2 4个乙烯生物合成相关基因表达量均明显低于‘红绵2号’;4个乙烯生物合成相关基因的表达模式存在明显差异,其中‘红绵2号’ACS1、ACO1和ACO2三个基因在果实发育后期的表达量均在94%以上,而ACS3a在果实发育前、后期表达量分别占50%,表现为组成型表达。所检测的与果实软化相关的30个基因表达的时间顺序存在明显差异,其中PL、AF1、EG2及XET1等15个基因主要在果实发育前期表达,PG、AF3、XET2、XET10和XET11 5个基因主要在果实发育后期表达,基因表达量均占总表达量的70%以上;除PL和AF1等6个基因外,‘红脆2号’PG等24个基因的总表达量均极显著低于‘红绵2号’。【结论】果实发育后期乙烯释放高峰的到来以及果实发育前、后期不同乙烯生物合成与果实软化相关基因的上调表达,是导致‘红绵2号’果实在采收前就已软化变绵及其与‘红脆2号’质地差异的主要原因。     

基于西双版纳黄瓜的遗传图谱构建 及其重要农艺性状QTL定位分析

【目的】以西双版纳黄瓜与北京截头黄瓜为亲本构建的F9重组自交系群体为作图材料进行遗传图谱的构建,并对叶绿素含量、果实大小、侧枝多少及其第一分枝节位等重要农艺性状进行QTL定位分析,为黄瓜品种的选育及高产、稳产育种提供有益参考和帮助。【方法】以北京截头黄瓜与西双版纳黄瓜为亲本杂交得到F1,之后按单粒传方式得到含有124个F9重组自交系（RILs）群体。以该F9重组自交系（RILs）群体为作图群体,以995对SSR标记为筛选引物,采用joinmap4.0软件进行遗传图谱的构建。并利用构建的遗传图谱,采用WinQTLcart2.5软件复合区间作图法,结合统计的叶片叶绿素含量,商品瓜的瓜长、瓜粗,种瓜的瓜长、瓜粗、瓜把,以及侧枝数、第一分枝节位等相关的共12个黄瓜重要农艺性状的QTL位点进行检测。【结果】构建了含有7个连锁群,137个SSR标记的遗传图谱,图谱总长591.2 cM,平均图距为4.3 cM;共检测到与12个黄瓜农艺性状相关的QTL位点29个,分布在第1、2、3、4、6、7染色体上。其中,叶绿素性状相关的QTL有6个,商品瓜性状相关的QTL有7个,种瓜性状相关的QTL有9个,侧枝性状相关的QTL有7个,单个QTL位点的可解释的表型变异范围为5.30%-19.24%。Ldr4.2的贡献率最小,为5.30%,Lbn1.2的贡献率最大,为19.24%。【结论】构建了西双版纳黄瓜RIL群体遗传图谱,并对叶片叶绿素含量、果实及侧枝等相关的12个农艺性状进行了QTL定位分析,共获得29个相关QTL。     

黄瓜果实相关性状QTL定位分析

 【目的】果实性状对黄瓜的商品性及产量具有重要影响,对黄瓜果实性状进行QTL定位分析将有助于了解其遗传机制,为黄瓜果实性状改良以及高产、稳产育种提供有益参考和帮助,同时也可为基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】利用华北保护地类型黄瓜材料9930和欧洲温室类型黄瓜材料9110Gt为亲本构建的遗传图谱,结合不同年份、不同季节4次表型鉴定数据,采用MapQTL4.0软件对12个黄瓜果实相关性状进行多座位QTL模型(MQM)检测。【结果】检测到与8个商品瓜性状相关的QTLs 18个：瓜长Fl（3个）、把长Fsl（1个）、瓜粗Fd（1个）、瓜长/把长Lsr（5个）、瓜长/瓜粗Ldr（1个）、刺色Fsc（4个）、刺密度Fsd（1个）、果瘤大小Fws（2个）;与4个种瓜性状（种瓜长Sfl、种瓜粗Sfd、种瓜重Sfw、种瓜果皮颜色Sfc）相关的QTLs 14个。其中表型贡献率≥10.0%的主效QTL有27个,占QTL总数的84.4%,这些QTL大都分布在Chr.5和Chr.6上。各QTLs的LOD值在3.53—42.21,可解释8.4%—73.1%的表型变异。【结论】本研究检测到与12个黄瓜果实性状相关的QTL共32个,其中刺色和果瘤大小2个性状在2006—2009年春秋两季均检测到主效QTL位点,并获得紧密连锁的特异标记 (SSR02697、SSR19256、SSR15818、SSR06003、SSR00116、SSR05321、SSR00004、SSR02309),可用于基因精细定位研究。     

黄瓜单性结实性状的QTL定位

【目的】黄瓜是世界十大蔬菜之一,单性结实是与黄瓜产量和品质密切相关的重要性状。对黄瓜单性结实进行研究,探明全雌性单性结实性状的遗传规律,并进行QTL定位,为进一步了解其分子机理和标记辅助育种奠定基础,也为黄瓜单性结实性状改良提供理论依据。【方法】试验采用对单株主、侧蔓各夹8朵雌花,待所有单株夹花结束后8-10 d一次性调查单性结实座瓜的方法,通过计算单性结实百分率（单性结实瓜数/所夹雌花数×100%）来评价单性结实能力。利用全雌单性结实材料EC1和雌雄同株非单性结实材料8419、14519分别构建的F₂群体进行遗传分析。以EC1×8419杂交得到的部分F₂为作图群体,利用9930和gy14黄瓜全基因组测序开发的1 335对SSR标记和双亲重测序开发的143对Indel标记引物进行多态引物筛选,采用JionMap4.0软件进行遗传图谱构建,以该配组F_2﹕3家系群体为研究对象,利用WinQTLcart2.5软件进行单性结实QTL检测。运用生物信息学的分析方法对初定位主效QTL区间进行候选基因分析。【结果】试材EC1的单性结实遗传符合数量性状的特征,但与不同材料配组的后代群体分离偏向不同亲本。构建了一张含有7条染色体、116个SSR标记和9个Indel标记的连锁图谱,图谱总长度为802.9 cM,标记间平均距离6.3 cM。共检测到7个与单性结实相关的QTL,分别为Parth1、Parth2-1、Parth2-2、Parth3-1、Parth3-2、Parth5、Parth7,分布在1、2、3、5、7染色体上。其中仅Parth2-1在春、秋两季中均被检测到,LOD值分别为9.0和6.2,贡献率为17.4%和10.2%,位于标记SSR00684-SSR22083之间,认为是控制单性结实的主效QTL位点。该区段的遗传距离为17.1 cM,物理距离2.9 Mb,包含307个基因,推测参与植物激素信号转导的基因Csa2M035330.1和Csa2M070880.1是与单性结实相关性较大的候选基因。其他位点都为微效位点。【结论】单性结实的遗传符合数量性状特征,位于2号染色体上的Parth2-1是控制黄瓜单性结实性状的主效QTL位点。推测植物激素代谢通路中的基因是可能的候选基因。研究结果为单性结实主效基因的精细定位和克隆及分子标记辅助育种奠定了基础。     

基于基因组原位杂交快速构建黄瓜变种间核型

【目的】利用基因组荧光原位杂交（genomic in situ hybridization,GISH）技术,对黄瓜（Cucumis sativus L.,2n=2x=14）种内两个变种（栽培黄瓜C. sativus var. sativus和野生黄瓜C. sativus var hardwickii）进行中期染色体分析,建立黄瓜变种染色体核型的快速分析方法,为黄瓜细胞分子遗传学研究提供基础。【方法】以栽培黄瓜‘9930’和野生黄瓜C. sativus var. hardwickii为材料,利用CTAB法提取栽培黄瓜‘9930’的基因组总DNA,采用缺刻平移法,将栽培黄瓜‘9930’基因组DNA和45S rDNA分别利用地高辛和生物素标记为探针,与栽培黄瓜‘9930’和野生变种C.sativus var. hardwickii的中期染色体进行荧光原位杂交,根据杂交结果显示的栽培黄瓜与野生变种每条染色体GISH荧光带型的不同,结合45S rDNA位点信号特征,区分栽培黄瓜与野生变种的每条染色体,并进行核型分析。【结果】荧光原位杂交结果显示,GISH信号并非平均分布于所有染色体上,而是在不同染色体的特定部位产生独特的信号,且两个变种间中期染色体的GISH信号模式差异显著。在栽培黄瓜‘9930’有丝分裂中期染色体上,除了6号染色体仅在短臂末端和近着丝粒处产生GISH信号外,其他染色体上的GISH信号集中分布于染色体的两端和近着丝粒的一侧或两侧,且每条染色体的信号特征差异明显;45S rDNA信号主要分布于‘9930’的第1、2、3、4和7号染色体的近着丝粒处,有3对强信号和2对弱信号。在野生黄瓜C. sativus var. hardwickii有丝分裂中期染色体上,杂交信号的位置及强弱与栽培黄瓜‘9930’表现明显不同,近着丝粒处均有GISH信号,但仅在第1、2、4和5号染色体的一端产生GISH信号,45S rDNA信号仅出现在第1、2和3号染色体上,表现为第1号染色体上信号极强,第2和3号染色体上信号极微弱。这些结果显示,以栽培黄瓜基因组DNA为探针的荧光原位杂交能反应出两个变种中期染色体独特的信号分布模式,通过信号的分布模式和强弱,结合45S rDNA位点信号的特异分布,可对每条染色体进行清晰地鉴别,并据此建立了两个变种的核型模式。比较前人发表的黄瓜已有重复序列的分布图,发现GISH揭示的信号分布主要位于黄瓜染色体串联重复序列区域。【结论】黄瓜基因组原位杂交能一次性快速显示基因组串联重复序列的分布图,能有效地用于不同黄瓜变种的快速核型分析;同时发现染色体上串联重复序列的分布及强弱在黄瓜变种间表现出明显的分化。     

利用基因芯片技术进行小麦遗传图谱构建及粒重QTL分析

【目的】小麦遗传图谱是进行小麦染色体分析和研究表型变异的遗传基础。通过利用传统分子标记和现代基因芯片技术相结合,构建高密度遗传图谱,重点开展主要产量主要构成要素--粒重的初级基因定位,确定影响粒重的主效QTL位点,为开发粒重CAPS分子标记及在分子标记辅助育种提供依据和指导,并为利用小麦粒重次级群体进行精细定位和基因挖掘奠定基础。【方法】利用90 K小麦SNP基因芯片、DArt芯片技术及传统的分子标记技术,以包含173个家系的RIL群体（F_9：10重组自交系）为材料,构建高密度遗传图谱,并利用QTL network2.0进行了3年共4环境粒重QTL分析。【结果】构建了覆盖小麦21条染色体的高密度遗传图谱,该图谱共含有6 244个多态性标记,其中SNP标记6 001个、DArT标记216个、SSR标记27个,覆盖染色体总长度4 875.29 cM,标记间平均距离0.78 cM。A、B、D染色体组分别有2 390、3 386和468个标记,分别占总标记数的38.3%、54.3%和7.5%;3个染色体组标记间平均距离分别为0.80、0.75和0.80 cM。用该分子遗传图谱对4个环境下粒重进行QTL分析,检测到位于1B、4B、5B、6A染色体上9个加性QTL,效应值大于10%的QTL位点有QGW4B-17、QGW4B-5、QGW4B-2、QGW6A-344、QGW6A-137;其中QGW4B-17在多个环境下检测到,其贡献率为16%-33.3%,可增加粒重效应值2.30-2.97g,该位点是稳定表达的主效QTL。9个QTL的加性效应均来自大粒母本山农01-35,单个QTL位点加性效应可增加千粒重1.09-2.97 g。【结论】构建的覆盖小麦21条染色体的分子遗传图谱共含有6 241个多态性标记,标记间平均距离为0.77 cM。利用该图谱检测到位于1B、4B、5B、6A染色体上9个控制粒重的加性QTL,其中QGW4B-17是稳定表达的主效QTL位点,贡献率为16.5%-33%,可增加粒重效应值2.30-2.97 g。     

甜瓜SLAF图谱构建及果实相关性状QTL分析

【目的】通过对甜瓜果实相关性状进行QTL定位及候选基因分析,为甜瓜品质育种及基因挖掘与功能验证提供理论基础。【方法】利用薄皮甜瓜1244为母本、厚皮甜瓜M5为父本配置杂交组合,结合SFLA测序技术开发分子标签,构建高密度遗传图谱,以F_2:3表型数据为基础,采用Mapqtl进行QTL定位分析。【结果】获得了380 446 Mreads（83.12 Gb）数据,测序平均Q30为93.59%,平均GC含量为36.87%;开发了112 844个SLAF标签,3 274 879个SNP;构建了12个连锁群,共计10 596个上图标记,总图距为1 383.88 cM,标记间平均距离为0.13 cM,上图标记完整度平均为99.92%。将控制甜瓜果面沟性状基因（fst）定位在第11条染色体末端Marker 1993423（62.18）—Marker 1998820（63.05）,覆盖基因组0.72 Mb,包含33个候选基因;控制甜瓜果皮花纹基因（fpp）定位在第2条染色体Marker 459584（90.91）—Marker 459446（90.91）,覆盖基因组0.08 Mb,包含5个候选基因,其中MELO3C026292（1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶）可能为控制果皮花纹的候选基因;同时检测到甜瓜果皮底色1个QTL位点fpc,位于第7条染色体Marker 1229174（7.14）—Marker 1229973（7.14）,贡献率为9.9%;检测到果型指数1个QTL位点fs9.1,位于第9条染色体Marker 1705671（76.19）—Marker 1705915（79.23）,贡献率为7.6%;在第1、2、6、7、10染色体检测到单果重相关6个QTL位点（sfw1.1、sfw2.1、sfw2.2、sfw6.1、sfw7.1、sfw10.1）,贡献率在3.1%—17.0%,LOD值介于3.0—5.6。【结论】将甜瓜果面沟、果皮花纹基因分别定位在第11和第2条染色体,分别获得33个和5个候选基因;检测到1个果皮底色QTL位点、1个果型指数QTL位点和6个单果重QTL位点。     

黄瓜-酸黄瓜染色体片段导入系群体的构建及果实相关数量性状基因的定位

【目的】以栽培黄瓜（Cucumis sativus L. , 2n = 14)‘北京截头’为受体亲本,以野生酸黄瓜( C. hystrix Chakr, 2n = 24）为供体亲本,采用SSR标记辅助选择法构建黄瓜-酸黄瓜染色体片段导入系群体。初步定位控制黄瓜果实外形的数量性状基因。【方法】首先通过种间杂交-回交-自交获得大量的染色体片段导入系株系。然后选择均匀分布在黄瓜染色体组上的298对SSR标记对亲本进行多态性检测,使用检测出的亲本间差异引物对染色体片段导入系株系进行检测,筛选含有野生酸黄瓜染色体片段的植株。对该群体果实外形进行初步调查,利用t测验与轮回亲本比较,鉴定QTL。【结果】本研究构建了由50个株系组成的染色体片段导入系群体。在该群体中共检测到149个染色体导入片段,包含61个不同的导入片段,不同导入片段的总长度为259.95 cM,基因组覆盖率为45.37%。导入片段的长度在1.65-15.4 cM,平均长度为5.41 cM,分布于黄瓜的7条染色体上。利用该导入系群体初步定位了控制黄瓜果型的13个QTL。【结论】构建了一套以栽培黄瓜为背景,野生酸黄瓜为前景的染色体片段导入系群体,并利用该导入系初步定位了控制黄瓜果型的QTL,为开发利用野生酸黄瓜的优良基因提供了新的种质资源,也为今后定位黄瓜的数量性状遗传位点奠定了材料基础。     

黄瓜单性结实性状遗传与QTL定位

【目的】单性结实性是影响设施黄瓜产量和品质的重要性状。深入解析黄瓜单性结实性状遗传规律并对其进行QTL定位,有助于提高设施专用黄瓜品种育种效率。【方法】以强单性结实自交系‘6457’和弱单性结实自交系‘6426’构建的重组自交系F_2:8为材料,基于3年表型数据,采用黄瓜基因组测序SSR分子标记构建黄瓜遗传连锁图谱,结合QTL-Seq分析,对黄瓜单性结实性进行QTL定位。【结果】黄瓜单性结实性状符合数量遗传特征。利用SSR标记构建了1张包含11个连锁群的遗传图谱,覆盖基因组555.0 cM,平均图距为6.8 cM。2016—2018年春季在3号染色体上均检测到1个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,位于标记SSR19430和SSR15419之间（3.33—5.57 Mb）,遗传距离6.6 cM,贡献率分别为11%、12.5%和6.3%。进一步进行QTL-Seq分析,发现4个与黄瓜单性结实性相关的QTL,分别位于1号（4.38—11.00 Mb）、3号（2.24—10.66 Mb）、6号（15.67—17.93 Mb,26.33—27.49 Mb）染色体上。其中在3号染色体上检测到的QTL与Map QTL所得的QTL区间重叠。推测Csa3G047740、Csa3G073810、Csa3G043910和Csa6G362930为与黄瓜单性结实性状相关的候选基因。【结论】分别在1、3、6号染色体上检测到4个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,其中3号染色体上的QTL年度间稳定,贡献率较高。     

大豆γ-生育酚的混合遗传分析与QTL定位

【目的】通过对大豆γ-生育酚进行混合遗传和QTL定位分析,了解其遗传机制,定位其主效QTL,为高γ-生育酚含量大豆品种的选育奠定基础。【方法】以栽培大豆晋豆23为母本,以山西农家品种大豆灰布支黑豆为父本杂交衍生的重组自交系作为供试群体构建遗传图谱。图谱全长2 047.6 cM,平均图距8.8 cM,包括227个SSR标记,232个标记位点。重组自交系试验群体及亲本材料分别于2011年、2012年和2015年夏季在河南省农业科学院原阳试验基地种植,冬季在海南省三亚南繁试验基地种植。田间试验采取随机区组设计,2次重复。从6个环境中每个家系选取15.00 g籽粒饱满,大小一致的大豆种子,利用高效液相色谱法定性、定量测定样品中的γ-生育酚含量。采用主基因+多基因混合遗传分离分析法,对大豆γ-生育酚含量进行混合遗传分析;采用WinQTLCart 2.5复合区间作图法,对大豆γ-生育酚含量进行QTL定位分析。【结果】主基因+多基因混合遗传分析表明,γ-生育酚受2对重叠作用主基因×加性多基因控制。遗传基因分布在双亲中。三亚试验数据检测出2对主基因间上位性效应值为0.4010—0.5169和多基因的加性效应值为0.1797—0.2146,主基因遗传率为11.27%—13.05%,多基因遗传率为82.51%—86.55%,多基因效应大于主基因效应。原阳试验数据检测到2对主基因间上位性效应值为0.9646—1.8455,主基因遗传率为39.51%—58.96%,没有检测出多基因效应。采用WinQTLCart 2.5复合区间作图（CIM）共检测到9个影响γ-生育酚的QTL,分布于A1（Chr.5）、A2（Chr.8）、C1（Chr.4）、K（Chr.9）、M（Chr.7）和G（Chr.8）6条染色体中,单个QTL的贡献率为7.29%—29.55%。qγ-G-1同时在2011年原阳、2012年三亚、2015年三亚3个环境下检测到,且均定位在G（Chr.18）染色体Satt275—Satt038标记区间0.01 cM处,解释的表型变异分别为8.97%、8.12%和7.91%。qγ-A1-1同时在2011年原阳和2015年原阳2个环境下检测到,且均定位在A1（Chr.5）染色体Satt276—Satt364标记区间0.01 cM处,解释的表型变异分别为29.54%和28.23%。qγ-G-1和qγ-A1-1 2个QTL能够稳定遗传。【结论】γ-T最适遗传模型符合MX2-Duplicate-A,即2对重叠作用主基因×加性多基因模型。其遗传同时受到基因型、环境和上位性的影响。检测到γ-T的2个稳定主效QTL,Satt275—Satt038和Satt276—Satt364是共位标记区间。     

黄瓜白粉病抗性基因的QTL定位

 【目的】对黄瓜高抗白粉病材料K8进行研究,明确其抗性遗传规律,并完成抗性基因的QTL定位分析,为探索抗病机理和分子标记辅助选择（MAS）育种提供理论依据。【方法】利用黄瓜白粉病致病菌Podosphaera xanthii (syn. Sphaerotheca fuliginea）对K8×K18（感白粉病）杂交后代F2:3家系人工接种鉴定,进行抗白粉病遗传分析。以完成抗病性鉴定的F2和F2:3家系组成的抗感分离群体为研究对象,应用BSA法和2360对黄瓜SSR引物进行SSR分析,采用JoinMap 4.0作图软件和MapInspect软件构建连锁群并完成连锁群与染色体的对应。利用MapQTL4.0软件对白粉病抗性基因进行QTL定位分析。【结果】试材K8所含有的黄瓜白粉病抗性基因符合数量性状遗传的特点。本研究共检测到4个白粉病抗性基因的QTL位点pm5.1、pm5.2、pm5.3和pm6.1,其中,pm5.1、pm5.2、pm5.3在两年中被重复检出,pm5.2位点的贡献率最大,在其所在区域预测到了4个NBS类抗病基因。pm6.1位于黄瓜Chr.6上,是个微效的QTL位点。【结论】位于Chr.5上的pm5.2是黄瓜白粉病抗性基因的主效QTL位点,该抗性基因可能属于NBS类抗病基因。本研究结果为抗性基因主效QTL的精细定位和克隆及MAS抗病育种奠定了良好基础。     

利用永久群体在不同环境下定位黄瓜株高QTL

【目的】黄瓜（Cucumis sativus L.）株高相关性状与其产量及植株生长发育有密切关系,对其进行QTL定位及比较分析,不仅为基因的精细定位及克隆奠定基础,也可实现该性状已有研究结果的信息整合,为黄瓜株型改良及分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】利用以黄瓜材料9930和9110Gt为亲本构建的F9代RILs群体遗传图谱,结合4次黄瓜株高相关性状的表型数据,采用MapQTL4.0软件进行多座位QTL模型(Multiple-QTL model,MQM)检测。基于基因组序列信息,对本研究和前人已有研究结果进行比较作图并对株高QTL位点区域序列进行BLAST分析。【结果】共检测到11个与株高、节间长度、节数相关的QTLs,分布在Chr.1、Chr.2、Chr.5、Chr.6这4条染色体上,各QTLs的LOD值在3.03-12.73,可解释6.2%-32.1%的表型变异。其中主效QTLs 5个,可在春秋两季重复检出的QTLs 3个,占QTL总数的27.3%。在Chr.1上有QTL成簇聚集的现象。【结论】控制黄瓜株高的基因至少有4个,分别位于第1、3、5、6这4条染色体上。在Chr.6长臂上定位的应是有限生长基因de。     

葡萄无核性状的SSR新分子标记开发及应用

【目的】开发葡萄无核性状的SSR新分子标记,对葡萄杂种后代进行早期无核性状鉴定,为分子标记辅助育种奠定基础。【方法】对母本‘红地球’与父本‘森田尼无核’及F₁代杂交群体的133份葡萄材料进行RAD-seq,将测序结果比对到参考基因组上;运用SAMtools软件生成CaSFS软件所需的pileup和glf文件,过滤获得亲本之间的有效SNP集;采用窗口滑动的方法,确定每个窗口的基因型,选择以每15个SNP为一个窗口,每次滑动一个SNP,得到每个个体的基因型并生成bin图;对生成的bin图采用拟测交的方式利用Joinmap软件进行连锁分析,构建‘红地球’与‘森田尼无核’遗传连锁图谱;用WindowQTLCartographer2.0软件进行QTL定位,在定位区间通过Perl程序语言找到符合SSR特征序列的35个SSR分子标记,用Primer premier5.0软件设计35个SSR分子标记引物对,通过HRM技术筛选亲本之间在无核性状上存在差异的SSR分子标记,并在131株F₁代杂交群体及65个葡萄品种的自然群体中检测无核分型正确率、无核检测率、无核保持率。【结果】在‘红地球’与‘森田尼无核’构建的遗传连锁图谱上,将葡萄无核性状定位在chr18号染色体上,定位区间26 835 846-26 960 426,对无核的贡献率为77.9%,LOD阈值为26.3。亲本之间在无核性状上存在差异的SSR分子标记为VvSD10,其在111 bp等位点能对葡萄无核性状进行鉴定,利用分子标记VvSD10上的111 bp等位点通过HRM技术在葡萄F₁代杂交群体及自然群体中进行葡萄无核性状的鉴定。结果表明,分子标记VvSD10在F₁代杂交群体及自然群体中的无核分型正确率分别为97%、94%,其无核检测率均为56%,无核保持率分别为77%、85%。【结论】分子标记VvSD10在遗传群体及自然群体中的无核分型均能提供较高的准确信息,为无核葡萄的分子标记辅助育种奠定了基础。     

利用大白菜×芜菁F2群体定位抗根肿病QTL及上位性互作分析

【目的】挖掘和分析芸薹种抗根肿病基因及基因间的互作关系,为芸薹种抗根肿病育种提供理论依据。【方法】以大白菜自交系‘BJN’为母本,芜菁自交系‘Siloga’为父本进行杂交获得F₁。F₁单株自交获得由140个单株构成的F₂群体,用于遗传图谱构建。95个F₂单株及其F₃家系用于抗根肿病（CR）性状的QTL定位和上位性互作分析。利用1 214个分子标记和前人开发的与7个CR连锁的22个标记进行亲本间多态性筛选。根据作图群体的多态性标记基因型,采用JoinMap 4.0作图软件构建遗传连锁图谱。以采自甘蓝型油菜栽培地的根肿菌对2个亲本及其95个F_2：3家系进行根肿病抗性鉴定。根据F₃植株的发病等级,计算F₂单株的平均发病指数（DI）。利用Windows QTL Cartographer 2.5软件,采用复合区间作图法检测抗根肿病QTL。利用基于混合线型模型的QTL Network 2.0软件进行互作关系分析。SPSS 18.0.0软件用于分析F₂群体中QTL连锁标记的基因型与其相应个体平均DI值间的相关性。双因素方差分析方法分析QTL连锁标记的交互作用。通过单因素方差分析,采用最小显著差异法和q检验（SNK）多重比较QTL紧密连锁标记（sau_um026和BrID90197)组合成的9种基因型在根肿病抗性上的差异。【结果】抗病性鉴定表明‘Siloga’对根肿菌表现为抗病,而‘BJN’表现为感病。F₂群体中根肿病发病指数呈偏正态分布,表明根肿病抗性表现为由主效基因存在的多基因控制的数量性状。利用检测到的261个多态性标记构建出一个包含222个标记和10条连锁群的芸薹种遗传图谱。该图谱总长度为1 152.6 cM,定位了与3个CR连锁的5个标记,覆盖了大白菜参考基因组的88.6%。通过QTL定位共检测到源于‘Siloga’的2个QTL位点,分别位于A3连锁群的主效QTL（qPbBa3.1）和A8连锁群的微效QTL（qPbBa8.1）。qPbBa3.1和qPbBa8.1的贡献率分别为19.02%和7.82%。qPbBa3.1区域内包含有抗根肿病基因CRa或CRb,而qPbBa8.1与Crr1毗邻。此外,检测到qPbBa3.1和qPbBa8.1间的上位性互作,互作效应为加性×加性,贡献率为6.58%。双因素方差分析表明,sau_um026与BrID90197间存在极显著差异（P=7.22×10^-5）,进一步验证了qPbBa3.1和qPbBa8.1间的互作效应。单因素方差分析表明,sau_um026和BrID90197的9种基因型间存在显著性差异（P=9.45×10^-10）。多重比较结果表明,qPbBa3.1为抗病亲本‘Siloga’基因型的个体抗病性显著高于其他基因型,杂合基因型的高于感病亲本‘BJN’基因型,含有qPbBa8.1的个体抗病性得到加强。【结论】芜菁自交系‘Siloga’根肿病抗性受主效qPbBa3.1,微效qPbBa8.1,qPbBa3.1和qPbBa8.1间的加性×加性上位性互作效应的影响。     

西瓜枯萎病生理小种1抗性QTL精细定位与InDel标记开发

【目的】通过QTL初定位检测栽培西瓜枯萎病生理小种1抗性的主效QTL,验证枯萎病抗性基因Fon-1的存在,结合亲本重测序信息开发紧密连锁易于检测的InDe1(insertion/deletion)分子标记,为西瓜枯萎病分子标记辅助育种提供技术支撑,并实现该QTL的精细定位,加速Fon-1的克隆和功能验证进程。【方法】以高抗枯萎病的栽培西瓜‘ZXG01478'和高感病的栽培西瓜‘14CB11'为亲本构建的F_2群体为试验材料,利用WinQTL cartographer 2.5软件基于复合区间作图法对枯萎病生理小种1抗性进行QTL定位。依据两个亲本材料进行高通量的重测序,并利用重测序信息,获取位于QTL置信区间的InDe1信息,利用自编的Per1程序提取参考基因组中插入缺失相应位置前后500 bp的序列,并利用Primer 5.0软件设计对应的InDe1引物对,开发InDe1标记。利用开发的InDe1标记进行精细定位(根据基因型鉴定结果找到群体中的交换单株,逐步缩小QTL区间)、图谱(利用JoinMap 4.0计算标记的连锁关系)和QTL的重新分析。并利用具有广泛代表性的130份不同抗性的西瓜种质资源的基因型和表型鉴定结果进行验证分析。【结果】F_2群体的病株率频率分布呈现明显的双峰分布且抗病和感病两种类型的株系分离比基本符合3:1的分离比(χ~2=0.52,P=0.47),表明西瓜枯萎病生理小种1抗性主要受一个主效QTL控制。F_2群体的QTL初定位在LG1鉴定到一个枯萎病抗性相关的主效QTL(fon1),其LOD峰值为26.05,解释80.18%的表型变异,置信区间对应的物理位置为1号染色体的193 333-2 775 577 bp。通过两个亲本重测序在QTL置信区间发现19个插入缺失片段大于20 bp的InDe1s,经引物设计与亲本筛选,获得理想引物12对,根据位于端点位置的插入缺失选取了6对InDe1引物利用F_2群体进行验证。初步的精细定位利用群体中的5个交换单株将QTL的置信区间锁定到InDe12_fon1的上游区域,连锁和QTL的重新分析结果显示新开发的一个分子标记InDe11_fon1出现在该QTL的峰值,LOD值为31.65,解释91.46%的表型变异。新开发的分子标记InDe11_fon1与已应用于枯萎病抗性研究的CAPS标记7716_fon在130份不同抗性的西瓜种质资源中的基因型鉴定结果完全一致,且基因型鉴定结果与田间抗病表型性状的符合率达70.8%。利用QTL峰值附近的SNP和InDe1标记与群体中的9个交换单株最终将fon1精细定位至246 kb的物理区间。【结论】主效QTL(fon1)验证了1号染色体上Fon-1的存在,并实现了精细定位。新开发的标记InDe11_fon1与Fon-1紧密连锁,且检测简单,成本低廉,能够更好的用于栽培西瓜枯萎病的分子标记辅助育种。