西瓜PME基因生物信息学分析及克隆

研究从拟南芥(Arabidopsis thaliana)4个果胶甲酯酶基因和2个来自东北农业大学西甜瓜分子育种课题组西瓜转录组数据分析的果胶甲酯酶基因入手,通过BLAST比对方法在葫芦科数据库中鉴定甜瓜(Cucumis melo L.)、西瓜(Citrullus lanatus)果胶甲酯酶同源基因,预测分析其生物信息学.结果表明,各级结构及理化性质与拟南芥果胶甲酯酶基因较为相似,并对其构建系统进化树,建树结果表明,葫芦科各物种间果胶甲酯酶基因家族同源性较高.此外,利用同源克隆方法获得Cla012554基因全长并分析该基因时空表达量,测序结果显示,克隆的Cla012554基因序列与比对序列间总体相似度为95.62％.实时荧光定量PCR分析表明,Cla012554基因在西瓜根、茎、叶和果肉中均表达,其中,茎表达量最高,根表达量最低.同时,Cla012554基因还可能参与西瓜果肉成熟软化.研究为进一步探究葫芦科作物PME基因功能提供重要参考.     

甜瓜结实花初花节位QTL分析

 以WI998为母本（纯雌株、厚皮网纹甜瓜品系）,TopMark为父本（雄全同株纯合品系）,配置杂交组合,利用单粒传得到171个株系的重组自交系（F₂S₄）群体构建甜瓜SSR分子标记遗传连锁图谱。该连锁图谱包含19个连锁群,覆盖基因组长度为1 414.2 cM,标记间平均距离为10.2 cM。对结实花初花节位开展QTL分析,共检测到9个QTL,分别分布在第1、9、10、11连锁群上,各QTL的LOD值在2.89 ~ 9.42之间,4个QTL贡献率超过10%。位于第9连锁群的QTL Fp9.4贡献率最大,为18.57%（2010秋季LOD = 9.17）;位于第9连锁群的Fp9.3（2010春季8.64%,LOD = 6.44;2010秋季17.99%,LOD = 9.42）,位于第10连锁群的Fp10.1（2010春季3.59%,LOD = 2.89;2010秋季6.20%,LOD = 3.43）在两季的位置都很稳定。获得与结实花初花节位紧密连锁（< 10 cM）的8个特异标记（SSR01737、MU141991、TJ105、GCM206、SSR04910、MU173563、NR52、MU146331）,为进一步开展QTL精细定位提供参考。     

甜瓜重组自交系群体第1雌花开花期遗传分析

以美国早花厚皮甜瓜品系WI998为母本（P1）,中国晚花薄皮甜瓜品系3-2-2为父本（P2）杂交所得的包括185个家系的重组自交系（RIL）群体为试验材料,通过RIL群体主基因+多基因混合遗传模型分析法,研究不同季节第1雌花开花期（DFF）的遗传特点。结果表明：春秋两季第1雌花开花期遗传均受2对重叠性主基因+加性多基因模型（E_1_8）控制,春季主基因遗传率为77.05%,多基因遗传率为22.44%;秋季主基因遗传率为72.38%,多基因遗传率为27.52%。表明甜瓜DFF主基因遗传力大于多基因遗传力,DFF主要受主基因控制,并在不同季节遗传稳定。     

甜瓜白粉病及其抗性分子遗传研究进展

甜瓜是世界范围内重要的水果型蔬菜,但其产量和品质严重受到白粉病的影响。选育和推广抗白粉病甜瓜新品种是从根本上绿色、环保地解决白粉病危害甜瓜生产最为有效的方法,对甜瓜白粉病菌及其寄主抗性分子遗传机制的研究是加快抗病品种选育的前提和基础。笔者综述了甜瓜白粉病病原菌种类和分布、抗性遗传和抗性基因、生理小种的鉴别、白粉病菌的基因组特征,根据研究现状展望未来研究方向,以期为甜瓜抗白粉病育种提供借鉴和参考。     

红色和橙黄色果肉西瓜番茄红素和β–胡萝卜素代谢基因的表达分析

以橙黄色果肉西瓜‘WM-Clr-2’及红色果肉西瓜‘PI 179881’为试材,采用HPLC法分析其番茄红素及β–胡萝卜素在7个发育时期的积累情况,同时采用q RT-PCR技术分析番茄红素和β–胡萝卜素代谢途径中8个关键酶基因(PSY1、PSY2、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB、NCED1和NCED7)的表达量。结果显示,随着果实的发育,番茄红素和β–胡萝卜素含量均不断增加,且在同一时期,红色果肉‘PI 179881’中的含量始终大于‘WM-Clr-2’。q RT-PCR结果显示PSY1在‘PI 179881’中的表达量高于‘WM-Clr-2’,LCYB和NCED1在‘WM-Clr-2’中的表达量高于红色果肉‘PI 179881’。分析番茄红素及β–胡萝卜素的积累规律与相关基因表达规律说明PSY1的大幅上调表达,LCYB的下调表达及NCED1的低表达可能是红色果肉‘PI 179881’中番茄红素和β–胡萝卜素大量积累的主要原因。PSY1的低表达水平,LCYB和NCED1的高表达水平可能是橙黄色果肉‘WM-Clr-2’中番茄红素及β–胡萝卜素积累量少的主要原因。     

ClaMADS12基因克隆及在西瓜果实发育中的表达特性分析

本研究从西瓜果实发育转录组数据中,筛选出ClaMADS12基因,并对其进行基因克隆、生物信息学以及初步表达分析。生物信息学分析显示该基因的开放阅读框为3 374 bp,编码区全长621 bp,共编码206个氨基酸。结构域分析显示,该基因含有一个典型的“MADS-box”保守结构域,位于从N端第1到75个氨基酸,属于MADS-box家族。对其蛋白质的理化性质分析显示,ClaMADS12蛋白以异亮氨酸为主,无信号肽和跨膜结构域,属于不稳定型、亲水蛋白,亚细胞定位预测该蛋白位于细胞核。对该基因进行同源性比对及系统进化树分析显示,冬瓜MADS-box 12基因与ClaMADS12亲缘关系最近,同源性高达95.61%。RT-PCR分析表明,ClaMADS12在西瓜果实发育中,相对表达量与果肉质地的软化呈正相关。本研究为进一步明确ClaMADS12基因在西瓜果实发育中的功能提供依据。     

甜瓜种质资源苗期对枯萎病和白粉病的抗性评价

采用单一接种法和复合接种法对从国内外搜集的126份甜瓜种质资源进行苗期枯萎病和白粉病抗性鉴定。结果表明:单一接种条件下,枯萎病抗性评价结果为高抗种质7份,抗病种质42份,中抗种质61份,感病种质15份,高感种质1份;白粉病抗性评价结果为高抗种质9份,抗病种质42份,中抗种质72份,感病种质3份。复合接种条件下,筛选出甜瓜双抗种质1份,种质名称为PI164331,引自印度。通过两种接种方法相关性分析可知,复合接种鉴定结果与单一接种鉴定结果呈显著性正相关。     

莠去津和拿捕净对西瓜种子萌发及相关酶活性的影响

为探究西瓜对拿捕净、莠去津的敏感性,为拿捕净、莠去津安全应用和选育耐药性品种提供理论依据,选用3个西瓜品种,采用不同浓度的拿捕净、莠去津对西瓜种子进行处理,测定了西瓜种子的发芽率、侧根数、根长以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性。结果表明,莠去津与拿捕净对西瓜种子发芽率有一定影响;莠去津对不同西瓜种子侧根数有抑制作用;不同拿捕净处理对西瓜种子侧根数、根长、SOD活性和POD活性有促进作用。综合看来,除草剂拿捕净对西瓜种子萌发及相关酶活性有促进作用,能够有效提高西瓜产量、改善品质。     

基于形态学标记及SSR 标记的甜瓜主栽品种分类鉴定研究

利用形态学标记、SSR 分子标记技术对市场上广泛种植的甜瓜品种进行分类鉴定。利用形态学聚类分析，得到60份材料间的相似系数为0.73～0.94，在相似系数为0.74 处，60 份甜瓜材料被分为2 类，为薄皮甜瓜和厚皮甜瓜；在相似系数为0.77 处，薄皮甜瓜按照单果质量、熟性、果皮底色、芳香气分为4 组，实现初步分类。经过SSR 标记聚类分析，得到60 份材料间的相似系数为0.75～0.95，当相似系数为 0.77 时，可以将所有供试材料分为6 类。利用SSR 分子标记技术，为60 份不同甜瓜品种构建唯一的指纹图谱。18 对SSR 引物，每对引物可以检测到4～11 条数目不等的多态性条带，平均为8 条。多态性信息含量（PIC）平均为0.71，变化范围为0.58～0.88。采用QR 编码为60 份甜瓜材料构建了唯一的指纹图谱。试验结果表明形态学标记对60 份材料实现初步分类，SSR 分子标记则能够有效地区别60 份材料，并且为建立甜瓜品种的核酸指纹图谱库提供了理论数据，实现对甜瓜品种进行快速、准确的鉴定。     

西瓜果实发育过程中番茄红素积累变化及相关酶基因表达

为研究西瓜果实发育过程番茄红素含量变化与相关酶基因表达关系,以LSW-177(红瓤)和COS(浅黄瓤)为材料,通过高效液相色谱法(HPLC)测定从坐果到过熟7个不同时间点果肉组织番茄红素变化,利用荧光定量PCR测定相应时期相关酶基因表达量变化。结果表明,LSW-177(红瓤)授粉后16 d,番茄红素开始逐渐积累,果实转色期(授粉后24 d)番茄红素迅速积累,成熟期(授粉后40 d)达到峰值,随后下降。而COS(浅黄瓤)整个发育过程均未检测到番茄红素积累。四种相关酶基因表达量两品种间存在差异。番茄红素积累与Psy1基因表达呈显著正相关,与Lcyb基因表达呈显著负相关。结合Psy1和Lcyb基因两品种间表达差异,特别是果肉转色期差异分析,推测Psy1和Lcyb基因是西瓜形成番茄红素关键基因。通过基因序列分析,浅黄瓤西瓜中Psy1基因内含子有缺失;两品种Lycb基因间有3个SNP位点,存在两个蛋白差异。