黄瓜果实黑刺基因定位及候选基因多样性研究

果刺颜色影响黄瓜(Cucumis sativus L.)商品品质,是外观品质育种的重要性状之一。利用黄瓜黑刺自交系S52,黑刺野生种hardwickii以及3个白刺材料S1003、WI1983G和397为试材,分别构建BC1或F2遗传群体,对黄瓜黑刺性状(black spine,B)进行遗传分析与基因定位,并使用14个不同遗传背景的黑刺或白刺材料用于B候选基因Csa4G003095序列多样性研究。结果表明,S52、hardwickii中果实黑刺由显性单基因控制,利用3个群体均将B定位于第4染色体的短臂上,最近两侧翼标记(SSRB-130和SSRB-107)与B的遗传距离分别为2.01cM和0.78cM。序列分析发现,4个黑刺黄瓜材料的Csa4G003095预测编码的氨基酸序列没有差异,但10个白刺材料在该基因编码区的变异很大,引起其编码蛋白的一小段或大段氨基酸缺失,功能缺失造成了刺色变异,验证了Csa4G003095即为黄瓜黑刺基因B。同时,B基因侧翼标记InDelB01、SSRB-99、SSRB-130可用于黑刺辅助选择育种,准确率在97.9%以上。     

黄瓜黑色果刺基因染色体定位及候选基因分析

【目的】黄瓜作为重要的果菜类蔬菜,果实品质一直是黄瓜育种研究的重点。果实品质包括内在品质和外观品质,其中外观品质对黄瓜的商品性具有重要影响。果刺颜色作为黄瓜重要的品质性状之一,对其进行遗传分析和基因定位将有助于了解果刺颜色遗传的分子机理,为黄瓜果实性状改良提供理论依据和技术支撑,同时也可为刺色基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】研究利用黄瓜白色果刺自交系GY14（P1）和黑色果刺自交系NC76（P2）为亲本构建遗传群体,进行黄瓜果刺颜色的遗传分析。以F2分离群体为试材,应用分离群体分组分析法（BSA）和 2 112 对SSR引物进行 SSR 分析,结合9 930黄瓜全基因组序列信息和100份核心种质重测序结果开发新标记,对初定位区域进行标记加密。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,实现黄瓜黑色果刺性状的基因定位。运用生物信息学,在定位区域进行候选基因分析。利用包含156个株系的重组自交系（RILs）群体,对黑色果刺基因紧密连锁的两侧翼分子标记进行验证,确定标记用于分子标记辅助选择(MAS)育种的准确性。【结果】研究表明,黄瓜自交系NC76的黑色果刺符合质量性状遗传特点,由显性单基因B控制,黑色对白色为显性。初步定位筛选获得了与B基因连锁的8对SSR引物,将B定位于黄瓜4号染色体（Chr.4）上,最近的连锁标记为SSR22231,遗传距离为10.8 cM;根据初定位区域的序列信息,设计合成了新的SSR引物212对和Indel引物25对,利用这些引物对双亲和F2群体DNA进行分析,最终构建了一个包含14个SSR标记和1个InDel标记的分子标记连锁群,获得与B连锁的两侧翼标记SSRB-181和SSRB-130,遗传距离分别为2.0 cM和1.6 cM,该区段物理距离为422.1 kb,有60个预测候选基因,推测Csa4G003095和Csa4G001690是与黑色果刺形成相关性较大的候选基因。与B紧密连锁的两侧翼标记用于MAS育种的准确率分别为96.8%和96.2%,其中SSRB-181对黑色果刺植株鉴定的准确率达到100%,将在MAS育种发挥重要作用。【结论】黄瓜自交系NC76的黑色果刺性状由显性单基因控制,该基因位于Chr.4上422.1 kb范围内, 两侧翼标记为SSRB-181和SSRB-130,遗传距离为3.6 cM。本研究结果为黑色果刺基因的精细定位和克隆及MAS育种奠定了良好基础。     

乐香202B早熟性的遗传分析与基因定位

品种生育期是水稻最重要的农艺性状之一,通过遗传育种方法改变品种的生育期,特别是缩短生育期．对水稻生产的发展具有重要意义。研究材料乐香202B是由乐山市农科所提供的早熟稳定性较好的品种．对其研究表明,乐香202B具显性早熟基因,经遗传分析表明,符合3:1分离比,且不具感光性及胞质效应。将该基因初步定位在染色体第2染色体短臂端,暂定名为Ef-2(x)。与微卫星标记RM279、RM154有连锁关系,遗传距离分别为13．5cM和8．9cM。该基因的定位为下一步的基因分离和克隆奠定了基础。     

水稻紫色性状的遗传分析和基因定位

本文综述了水稻紫色性状的遗传分析、紫色基因定位研究方面取得的进展,并对此类相关工作进行了展望。     

黄瓜把长主基因+多基因混合遗传分析

以2个性状稳定的华北型黄瓜自交系为亲本,建立了6个世代联合群体(P1、P2、F1、B1、B2、F2),采用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对群体的把长进行多世代联合分析。结果表明,把长遗传受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因(E-1模型)控制,2对主基因的加性效应和显性效应均为负向效应,且存在一定的互作效应。在分离世代中,主基因的遗传率均比多基因的遗传率高,环境方差对表型方差的影响占有一定比重,即环境对把长的遗传影响较大,对于这个性状适于高代选择。     

黄瓜果实弯曲性遗传分析

以黄瓜果形顺直品种和果形弯曲品种为试验材料,研究了黄瓜弯曲性遗传特性。结果表明,黄瓜果实弯曲性是多基因控制的数量遗传。黄瓜果实弯曲性主要是由基因加性效应所控制。显性×环境互作效应相对较高,加性×环境互作效应很小。黄瓜果实弯曲性的狭义遗传力和广义遗传力均较高。在育种过程中,D0455和D07299可以作为黄瓜果实顺直特性改良的优良亲本。     

辣椒果实硬度性状的主基因+多基因遗传分析

以辣椒软果自交系830( P1)和硬果自交系832(P2)为双亲,构建P1、F1、P2、B1、B2和F2共6个家系世代群体,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型对该6个世代群体进行多世代联合分析,结果表明:辣椒果实硬度遗传符合1对加性主基因+加-显性多基因遗传模型.主基因的加性效应为0.159,多基因的加性效应和显性效应均为负向效应.且在分离世代中,多基因的遗传率均比主基因的遗传率高,环境方差对表型方差的影响占很高比重,即环境对果实硬度的遗传影响较大.     

黄瓜果实性状的Hayman遗传分析

将黄瓜6个亲本,按照完全双列杂交配制30个杂交组合,用Hayman分析方法估计果长、把长、横径、单果重、单株结果数等果实性状的遗传参数.Wr对Vr的回归分析表明,果长、把长、横径、单果重、单株结果数的遗传符合"加性-显性"模型.Wr+Vr与Yr的相关性分析表明,单株结果数呈负相关,说明含有更多显性基因的亲本具有较小的Wr+Vr值;果长、把长、横径、单果重呈正相关,说明含有更多显性基因的亲本具有较大的Wr+Vr值.遗传参数估算表明, 把长、单株结果数、单果重的遗传加性效应方差小于显性效应方差;果长、横径的遗传是加性效应方差大于显性效应方差.     

一个水稻斑马叶突变体的遗传分析和基因定位

通过甲基磺酸乙酯(EMS)诱变,获得了1个可以稳定遗传的水稻斑马叶突变体zebra2-2.与野生型相比,突变体从苗期开始表现出黄绿相间的斑马叶表型,而且不同叶位叶片的表型存在差异,新叶较老叶的表型更加明显.30℃条件下可恢复为绿-淡黄相间表型.此外,突变体的抽穗期延迟,株高、穗长、每穗粒数和籽粒大小均显著降低.遗传分析...     

水稻卷叶突变新基因的遗传分析和初步定位

利用60Co-γ射线辐照水稻优良恢复系南花6号,获得一个水稻新型卷叶突变材料,整个生育期叶片表现为向内卷曲。经遗传分析表明,该突变性状受一对隐性基因控制。利用突变体南花6号／籼稻品种DularF2君羊体中的141个卷叶单株进行基因定位,在双亲、卷叶和正常叶的DNA池中筛选N2个多态性标记RM285和RM342,并确定该基因位于水稻第9染色体长臂上,与前人报道的r19（f）相距54．7cM,是一个未曾报道的基因,暂时命名为r113（t）。利用SSR标记将该基因定位于第9染色体RM285和RM342之间,遗传距离分别为6．74cM和11．35cM。类似于r113（t）卷叶突变体表型未见报道,该研究结果对揭示卷叶机理及在株型改良应用中具有重要意义。     

黄瓜CSHSP70基因内含子结构分析

 【目的】探明黄瓜CSHSP70基因的内含子数目及其结构特点。【方法】根据黄瓜CSHSP70基因cDNA序列设计引物，应用PCR技术从gDNA中克隆CSHSP70基因，采用RT-PCR技术验证内含子的存在。【结果】经测序与拼接，得到长度为4 056 bp的黄瓜CSHSP70基因，它包含7个内含子。经分析发现这些内含子富含A•T，具有类似启动子和HSE核心结构的序列存在。对黄瓜、甜瓜和丝瓜CSHSP70基因部分序列的比较分析表明，该基因在这3个葫芦科作物中具有很强的保守性。【结论】内含子存在的特殊结构表明其可能对该基因表达具有调控作用。     

黄瓜成熟瓜网纹基因H遗传定位及候选基因分析

【目的】有无网纹是黄瓜果实生理成熟后的重要表型性状之一,对其控制基因进行遗传定位和候选基因分析,为黄瓜果实性状改良提供理论依据和技术支撑,同时也可为网纹基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】利用成熟瓜无网纹黄瓜自交系 PI205996（P1）和成熟瓜有网纹自交系 PI263079（P2）为亲本构建不同遗传群体,进行网纹性状遗传分析。以包含230个单株的F2分离群体为试材,应用分离群体分组分析（BSA）法和2 112对SSR引物进行SSR分析,采用 JoinMap 4.0 作图软件和 MapInspect 软件构建成熟瓜网纹基因的SSR连锁群,并完成其染色体的初步定位。结合9 930黄瓜全基因组序列信息和115份核心种质重测序结果,利用Primer6.0 软件开发设计新标记,对初步定位区域进行标记加密,利用生物信息学的相关信息对定位区域进行候选基因分析。【结果】研究表明,黄瓜成熟瓜有网纹自交系 PI263079的有网纹性状是由显性单基因（H）控制的,有网纹对无网纹为显性。从2 112对SSR引物中筛选出255对在亲本间表现出多态性的引物,多态率为12.1%。利用亲本间具有多态性的引物对有网纹和无网纹各7个单株DNA进行分析,筛选获得了9对与H基因连锁的SSR标记,将H初步定位在黄瓜5号染色体（Chr.5）上,侧翼标记分别为SSR13006和CSWCT-17,遗传距离分别为3.6 cM 和8.2 cM。根据初步定位区域的序列信息,设计合成了97对新的SSR引物,其中4对引物在亲本间表现出多态,多态率为4.1%。利用这4对新的多态性SSR引物对亲本和F2群体的DNA 进行分析,最终构建了一张包含13个SSR标记的H分子标记连锁群,获得了与H最近的侧翼标记SSR13006和SSRH-90,遗传距离分别为3.6 cM 和1.7 cM。利用黄瓜全基因组测序提供的基因预测和注释结果,发现基因H所在区段的物理距离为297.7 kb,存在29个候选基因。根据前人研究结果,推测Csa5G591790是与成熟瓜网纹形成相关性较大的候选基因。【结论】黄瓜自交系PI263079的成熟瓜有网纹性状由显性单基因H控制,该基因位于黄瓜第5号染色体长臂的297.7 kb区段内,侧翼标记分别为SSR13006 和SSRH-90,遗传距离分别为3.6 cM 和1.7 cM。本研究为H 基因的精细定位和克隆奠定了良好基础,也为黄瓜成熟瓜网纹性状的分子标记辅助选择育种提供了理论参考。     

农杆菌介导的MADS-box基因转化黄瓜初步研究

试验通过叶盘转化法,利用根癌农杆菌介导,将从黄瓜中克隆到的MADS-box同源基因—CSMADS06基因,转化到烟草和2种不同品系的黄瓜S06和S52中,经过除草剂筛选获得14株转化烟草和28株转化黄瓜。PCR检测和GFP荧光检测证实,外源的CSMADS06基因已转入这些植株中。阳性率分别为2.36%(烟草),4.1%和2.9%(黄瓜)。抗性植株已开花结果并获得子一代植株。     

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。     

水稻闭花授粉基因cl7(t)的遗传分析与基因定位

【目的】鉴定、遗传分析和定位水稻闭花授粉突变体新基因,了解水稻开花机理,利用闭花授粉基因防止转基因作物花粉漂移。【方法】通过EMS对优良粳稻品种H02进行诱变,发现了一个新的闭花授粉突变体8m30。利用突变体8m30与正常开花授粉材料广恢102配制的杂交种和相应的自交分离群体,采用形态特征观察、杂交后代的表型分离统计和遗传分析、基于图位克隆的基因定位等技术方法,对突变体8m30的表型、遗传和基因定位进行研究。【结果】突变体8m30与野生型H02相比,株高变矮,株型变紧,穗着粒密,在整个抽穗授粉过程中,颖花不张开。遗传分析表明该突变性状受1对隐性核基因控制,位于第7染色体长臂的RM21964和RM234之间,遗传距离分别为0.1 cM和0.3 cM,两者间的物理距离为160 kb,与标记RM21971共分离,是一个尚未报道的基因,暂命名为cl7(t)(Cleistogamy 7(t))。【结论】水稻闭花授粉突变体8m30由位于第7染色体1对隐性核基因控制,位于第7染色体的RM21964和RM234之间160 kb范围内。     

黄瓜种质资源农艺性状多样性分析

【目的】调查本课题组收集的黄瓜种质资源,为黄瓜种质资源的开发与利用提供参考。【方法】以本课题组收集的197份黄瓜种质资源为研究材料,对黄瓜10个农艺性状进行调查和观测,并进行多样性、主成分和聚类分析。【结果】多样性调查分析结果表明,197份黄瓜种质资源具有丰富的遗传多样性,平均变异系数为22.59%,其中变异系数最大的性状是第一雌花节位(48.35%),变异系数最小的性状是子叶宽(10.03%);主成分分析结果表明,特征值大于1的主成分有3个,其中第1主成分包含叶片和枝条因子,第2主成分包含下胚轴和子叶的幼苗期因子,第3主成分包含第一雌花节位和叶色;聚类分析结果表明,197份黄瓜种质资源可以划分为4大类群,其中第Ⅰ类群可用于选育下胚轴长的品种,第Ⅱ类群可用于选育叶片较小的品种,第Ⅲ类群可用于选育子叶较大的品种;第Ⅳ类群可用于选育子叶和叶片较小的品种。【结论】本课题组保存的黄瓜种质资源多样性较丰富,且不同农艺性状之间存在一定相关性,不同类群的种质资源可用于相对应的育种工作。     

水稻穗部簇生突变体(Cl-dz)的遗传分析与初步定位

从水稻育种材料后代中获得1个受隐性单基因控制的簇生穗突变体(Cl-dz)。其表型特征为:在二次枝梗顶端有2～3个小穗簇生在一起,呈"W"形态。遗传分析表明该性状是受单基因控制的隐性性状。利用突变体Cl-dz与保持系冈46杂交构建F2定位群体,将该基因定位在6号染色体的SSR标记RM6036与RM1340之间,遗传距离分别为3.6cM和7.0cM。     

两个新的黄瓜SnRK2基因的鉴定及特征分析

植物SnRK2基因在非生物逆境应答中具有重要功能,但有关黄瓜SnRK2基因的研究尚缺乏报道。笔者通过对黄瓜基因组的重新挖掘,发现了2个新的SnRK2基因,分别与拟南芥的SnRK2.4和SnRK2.10同源。本试验对2个新的黄瓜SnRK2基因的结构特征及顺式调控元件进行了全面分析,为进一步研究其在黄瓜逆境应答中的功能奠定了基础。