黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930_V3版本进行BLAST比对。利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位。利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量。通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析。通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异。【结果】同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多。通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异。通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTP_cyclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个Anth_synt_I_N结构域和1个Chorismate_bind结构域。它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起。分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV3_1G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV3_7G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV3_5G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异。【结论】鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS 、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异。     

黄瓜果皮光泽性状的遗传分析及基因定位研究

 以黄瓜（Cucumis sativus L.）果皮有光泽自交系‘1101’（P1）为母本,以3 个无光泽自交 系‘1116’（P2）、‘9930’（P3）、‘1107’（P4）为父本,分别构建6 世代遗传群体,对黄瓜果皮光泽性状 进行遗传规律分析和基因定位研究。结果表明,黄瓜果皮有光泽性状由显性单基因G 控制,有光泽对无 光泽为显性。利用‘1101’ב1116’的F2 群体,结合分离群体分组分析法（bulked segregate analysis, BSA）筛选得到了30 对与黄瓜果皮有光泽基因G 相关的SSR 标记,将该基因定位到黄瓜第5 染色体上, 侧翼标记为CS28 和SSR15818,遗传距离分别为2.0 cM 和6.4 cM。两侧翼标记之间的物理距离为454 kb, 在该区域中共预测了177 个候选基因。     

瓜类种子性状遗传及分子生物学研究进展

种子性状与植物的生长发育、产品器官的产量和品质以及环境适应性等密切相关。探究种子
性状遗传和发育调控机制对作物种质改良、提高产量与解决生物能源问题具有重要作用。近年来,种子性
状研究在瓜类蔬菜作物上取得较快进展,本文综述了瓜类种子性状的遗传特性、发育调控机制及分子生物
学方面的研究进展,并对目前该领域相关研究中存在的问题进行了讨论,对未来的研究方向提出了展望。     

黄瓜果实维生素C合成关键基因克隆与分析

【目的】鉴定调控黄瓜果实中L-半乳糖途径维生素C(Vc)合成相关基因的位置、数量及表达特征,同时对关键基因进行克隆分析,旨在为黄瓜果实中Vc合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥中L-半乳糖途径合成Vc相关基因,利用蛋白编码的氨基酸序列在黄瓜9930＿V2参考基因组数据库中进行BLAST比对,确定黄瓜中的同源基因,借助TBtools软件绘制基因在染色体上的位置。通过q RT-PCR分析上述基因在果实Vc含量差异显著的两份黄瓜材料中的表达量。利用PCR扩增对限速酶GDP-L-半乳糖磷酸化酶（GGP）及GDP-甘露糖-3′5′-差向酶（GME）同源基因进行克隆,测序分析这些基因在高Vc含量与低Vc含量黄瓜果实中的序列差异。构建系统进化树,分析黄瓜果实GME、GGP与其他物种中同源基因的亲缘关系。【结果】在黄瓜基因组中比对到21个参与L-半乳糖途径合成Vc相关酶PMI、PMM、GMPase、GME、GGP、GPP、Gal DH、Gal LDH的同源基因,7条染色体均有分布,在5号染色体和1号染色体上分布最多。通过对21个基因在两份果实Vc含量高低差异显著的两份材料CG45（高Vc含...     

黄瓜抗灰霉病育种研究进展

黄瓜灰霉病由半知菌亚门葡萄孢属灰葡萄孢菌引起,是为害黄瓜生产的重要病害之一。本文对黄瓜灰霉病的病原菌、发病规律、致病机理及黄瓜抗病机制、抗病育种等方面进行了系统综述,并对下一步工作进行了展望,以期为黄瓜抗灰霉病育种提供参考。     

黄瓜响应低温胁迫的生理及分子机制研究进展

低温是影响黄瓜生长发育的重要环境因子。本文首先从黄瓜的膜系统、保护酶系统、激素含量、渗透调节物质和光合特性等方面综述了国内外近年来关于黄瓜响应低温胁迫的生理生化基础及植物响应低温信号的分子转导机制的研究现状，然后从黄瓜的耐低温遗传规律和基因定位、耐低温相关基因的功能研究等方面论述了黄瓜耐低温胁迫的分子机制，并总结了提高黄瓜低温耐受性的有效措施，旨在为解决生产中的黄瓜低温冷害问题提供重要的理论依据。     

黄瓜种子大小遗传分析与QTL 定位

 以种子大小差异显著的黄瓜野生变种‘PI183967’（Cucumis sativus var. hardwickii）和栽培 品种‘新泰密刺’选系‘931’为亲本,通过6 世代混合模型分析方法,研究种子长度和宽度的遗传规律, 并利用包含160 个株系的F9 代重组自交系群体,构建SSR 分子遗传图谱,完成种子长度、宽度及百粒质 量的QTL 染色体定位。结果表明：（1）种子长度与宽度在正、反交6 世代群体中均符合C–0 遗传模型 （加性-显性-上位性多基因遗传模型）,且以多基因加性效应为主。（2）构建的永久SSR 遗传图谱,包 含149 个SSR 标记,9 个连锁群,覆盖基因组长度389.2 cM,平均标记间距为2.61 cM。（3）2012 年春季 与2013 年春季共检测到14 个与种子长度、宽度和百粒质量相关的QTL,分布在Chr.2、Chr.3、Chr.4、 Chr.5、Chr.6 染色体上,LOD 值介于2.59 ~ 9.39 之间,可解释7.4% ~ 28.3%的表型变异率,贡献率 ≥ 10.0% 的QTL 位点6 个,占QTL 总数的42.9 %,可在两年中重复检测出的QTL 位点3 个,占QTL 总数的21.5%。     

黄瓜果实品质性状遗传及相关基因分子标记研究进展

 对黄瓜果实品质性状的遗传规律和影响因素进行了综述,并阐述了果实品质性状的基因定位与相关基因转化的研究进展,对未来该领域的研究方向进行了展望。     

黄瓜幼苗下胚轴长度GWAS分析及候选基因挖掘

【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2017年秋季和2018年春季在中国农业科学院南口试验基地塑料大棚进行种植,在两叶一心期调查黄瓜幼苗的下胚轴长度;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,Haploview 软件分析连锁不平衡的衰减;基于最优模型对下胚轴长度进行全基因组关联分析（GWAS）,依据关联SNP位点的LD区间序列,预测与下胚轴长度相关的重要关联候选基因,并利用荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】共检测到8个显著关联的位点（Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1）,分别位于1、2、3、4、5、6号染色体,其中,Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl5.1、Hl6.1等5个位点被重复检测到两次以上。通过分析关联SNP位点的LD区间序列,获得Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970 8个与黄瓜下胚轴长度有关的候选基因,其中既有光形态建成、泛素化、激素信号通路等调控基因,也有调控网络下游参与细胞生长发育,调节细胞大小,直接调控黄瓜下胚轴长度的基因。多基因在不同黄瓜材料中的有机分布,形成了具有不同下胚轴长度的黄瓜种质。基因表达分析显示Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa4G051570、Csa5G174640在短下胚轴材料中高表达。Csa3G141820、Csa3G627150在长下胚轴材料中高表达。【结论】检测到Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1等8个与黄瓜下胚轴长度密切关联的SNP位点,挖掘到Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970等8个调控下胚轴长度的候选基因。     

黄瓜无毛基因gl-2的遗传分析和定位

 以黄瓜（Cucumis sativus L.）有毛类型‘9110Gt’（P₁）和无毛突变体‘NCG-042’（P₂）为试材,对无毛基因gl-2进行遗传分析和基因定位研究。结果表明,黄瓜的有毛、无毛性状由一对核基因控制,有毛对无毛为显性。结合分离群体分组混合分析法（bulked segregant analysis,BSA）,以F₂为作图群体,筛选得到18对与黄瓜无毛基因gl-2相关的SSR引物,构建了gl-2基因的SSR连锁群,并将该基因定位在黄瓜第2染色体上,两侧最近的连锁标记为SSR10522和SSR13275,遗传距离分别为0.6 cM和3.8 cM。经过回交群体验证,SSR10522和SSR13275的正确率分别为94.4%和91.6%。