西瓜果皮覆纹调控基因的定位与候选基因分析

【目的】精细定位调控西瓜果皮覆纹类型基因,开发分子标记。【方法】以选育的果皮覆齿条西瓜材料H2和覆网纹西瓜材料H9的2个高代自交系为亲本,构建F1、BC1P1、BC1P2和F2群体。利用两亲本和F2群体中的果皮覆齿条单株和覆网纹单株分别构建2个亲本DNA混池和2个F2混池,开展全基因组混池重测序分析。基于重测序数据,初步定位候选基因,之后在初定位区间内开发和筛选多态性InDel标记,利用F2分离群体对候选基因进行进一步定位,筛选连锁标记,并分析区间内候选基因的序列。【结果】西瓜果皮覆纹性状是由1对显性基因控制的,西瓜果皮覆齿条对网纹为显性。通过混池重测序分析,初步将候选基因定位在6号染色体24.3～29.4 Mb的区间。在初定位区间内开发和筛选多态性InDel标记,利用全部368个F2单株将ClRs(Citrullus lanatus rind stripe)基因定位在28 252 905～28 558 579 bp约305.7 kb的区间内,该区间内有35个基因,根据功能注释发现有4个基因（Cla97C06G126560、Cla97C06G126680、Cla97C06G126710...     

西瓜短节间突变体si302表型分析及基因定位

以野生型西瓜优良自交系302为母本,利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate,EMS)诱变获得的西瓜短节间突变体si302为父本,构建6世代分离群体,进行植株表型性状鉴定和短节间性状遗传分析;并通过极端性状混池重测序(bulked segregant analysis sequencing,BSA-seq)技术对突变基因进行初步定位。植株表型分析结果表明,突变体si302株型紧凑,主蔓长度和节间长度显著短缩,花器和果实均发育正常,符合西瓜简约化栽培株型要求;细胞形态学观察表明,si302茎蔓节间细胞长度缩短。遗传分析结果表明,F₂群体野生型和突变体植株分离比例符合3∶1(χ²=0.16),突变体si302短节间性状由1对隐性基因控制;根据BSA-seq测序结果,将该基因初步定位在1号染色体36.0～36.7 Mb区间。     

莴苣叶裂性状的遗传定位

以叶片全缘(entire)莴苣PI491070和叶裂(lobed)莴苣PI536760为亲本构建F_2代分离群体,F_2代性状分离调查结果显示叶裂性状为单基因显性性状。利用BSR-seq方法对莴苣叶裂性状进行快速遗传定位,将控制叶裂性状的基因定位在3号染色体的60~140 Mb之间。通过1 159株F_2群体的隐性单株进行分析最终将目的基因定位在116.24~118.15 Mb之间,物理距离大约为1.91 Mb。该区域包括24个候选基因,其中基因LG3316063编码锌指蛋白,在两亲本中有1个碱基的差异并导致了氨基酸的改变。从莴苣资源库中随机挑选5种叶裂植株检测该基因差异SNP位点都为G,7种无叶裂植株该基因SNP都为T,推测该基因可能是控制叶裂形成的候选基因。     

黄瓜的一个中短果突变体基因的初步定位

中短果(medium short-fruit)突变体msf黄瓜为种植‘长春密刺’黄瓜自交系的过程中发现的1株自然突变材料,表现为果实长度以及果把长度相对野生型偏短,还表现出植株偏矮,侧枝发育异常,以及主茎脆弱等表型。通过石蜡切片和扫描电镜观察发现突变体果实长度的差异是由于细胞变小引起的。遗传分析发现F2分离群体中野生型表型长果与突变体表型中短果的分离比符合孟德尔3:1遗传定律,表明msf突变性状为单基因控制的隐性性状。BSA-seq(Bulked Segregant Analysis Coupled with Whole-Genome Sequencing)分析将候选基因定位于黄瓜基因组1号染色体26.7～30.9Mb区域内。利用437株中短果和‘hazerd’(欧洲温室型短果)杂交的F₂群体将基因定位在28.4～29.8 Mb之间的1.4 Mb区间内。结合dCAPS标记验证将CsaV3₁G044310作为候选基因,该基因编码拟南芥Ⅱ形肌醇多磷酸5–磷酸酶(Ⅱ型5PTase)同源蛋白。通过基因定量表达和内源激素生长素和赤霉素的测定进一步表明该...     

大白菜抗根肿病基因BraA.Pb.8.4的定位及KASP标记开发

以大白菜1E519BC₁F₂和4E511BC₁F₂两个群体为试材,分别构建根肿病抗病和感病池,进行集团分离群体测序(Bulked Segregant Analysis Sequencing,BSA-seq)和分析。结果发现,两个群体中检测到1个共同的根肿病抗性基因候选区间,位于A08染色体7.40～8.85 Mb,命名为BraA.Pb.8.4。该基因在物理位置上和已经报道的根肿病抗性基因Crr1、Rcr9和CRs均不同,并且Crr1和Rcr9连锁的标记在抗病和感病材料中不具有多态性,CRs连锁的4个标记中只有1个标记(Probe60)在抗病和感病材料中存在多态性,表明BraA.Pb.8.4不同于已经报道的基因,可能为1个新的根肿病抗性基因。在BraA.Pb.8.4候选区间开发了3个KASP标记(BraA.Pb.8.4-K1、BraA.Pb.8.4-K2和BraA.Pb.8.4-K3),均可以有效将纯合抗病、纯合感病和杂合抗病材料区分开,为共显性标记。利用标记BraA.Pb.8.4-K1在5个群体共2...     

苹果抗炭疽菌叶枯病基因SNP和InDel标记的HRM筛选

以207株‘金冠’与‘富士’苹果的F1杂交分离群体实生树为试材,挑选抗炭疽菌叶枯病基因R_(gls)位点区域内的,第15条染色体上,位于SSR标记S0304673和S0405127之间500 kb物理距离内,由全基因组重测序技术所获得的与抗该病相关的10个SNP及10个InDel标记,通过高分辨率熔解曲线(High Resolution Melting,HRM)技术筛选出与基因R_(gls)位点紧密连锁的2个SNP及4个InDel标记。通过对重组个体的基因型及表型分析,发现标记InDel4227和InDel4254表现出与R_(gls)基因位点共分离,将基因R_(gls)精细定位于标记InDel4199和SNP4299之间100 kb的物理距离内。对该基因位点两侧4.1~4.3Mb距离内的基因进行统计分析,表明在该区段内存在40个有功能注释的基因,涉及到细胞组成、分子功能和生物过程方面共19个GO分类。     

黄瓜/酸黄瓜渐渗系‘IL77’抗蔓枯病主效QTL定位及候选基因鉴定

以黄瓜/酸黄瓜渐渗系‘IL77’为抗病亲本,栽培种‘8419’为感病亲本,通过亲本及F2:6群体筛选,构建了包含137对SSR标记和6对InDel标记的遗传图谱,结合2017年春、秋两季F2:6群体表型统计结果对抗蔓枯病主效QTL进行定位;同时构建极端混池并进行QTL-seq,最终将抗病基因定位到1号染色体24.6～27.1 Mb范围内;通过与参考基因组9930比对发现该区段存在13个基因在外显子区域发生非同义突变,其中Csa1G654870参与RNAi抗性反应,可能与抗蔓枯病过程相关。通过qRT-PCR验证发现,接种前后Csa1G654870在抗病亲本‘IL77’中表达量明显高于感病亲本‘8419’,由此进一步推断Csa1G654870是抗蔓枯病基因。     

调控番茄果实柠檬酸含量的基因定位

为了挖掘调控番茄果实柠檬酸含量的关键基因，以栽培番茄(Solanum lycopersicum‘Moneymaker’)和野生醋栗番茄(Solanum pim pinellifolium ‘PI365967’)为亲本构建的重组自交系群体为材料，利用混池重测序技术挖掘到6个控制柠檬酸含量的QTL。其中位于6号染色体末端的主效QTL qCA6.1表型贡献率高达19.28%。为对该位点进行定位，从重组自交系群体中挑选出2份柠檬酸含量差异较大，且只在主效位点存在基因型差异的株系作为亲本，构建BC₂F₂定位群体，通过交换单株后代鉴定，将定位区间缩小到342kb区间内，并开发了连锁分子标记，为后续克隆基因奠定了基础，也为改良番茄果实柠檬酸含量提供了重要选择标记。     

大白菜橘红心类胡萝卜素组分及其基因分析

利用高效液相色谱法（HPLC）,根据二极管阵列检测器和标准品的检测结果对橘红心和白心大白菜内叶类胡萝卜素组分进行鉴定;以橘红心大白菜自交系‘A21530’和白心大白菜自交系‘A21445’为亲本构建了一个269 单株的F2 分离群体,进行橘红心基因精细定位;根据大白菜基因组注释信息,筛选橘红心候选基因并克隆测序分析;基因内部开发标记,在F2 群体进行候选基因验证。研究结果表明,橘红色是由于前番茄红素（7, 9, 7′, 9′–四顺式–番茄红素）、9–顺式–β–胡萝卜素、前链孢红素（7, 9, 9′–三顺式–链孢红素）和其他胡萝卜素组分积累造成的。通过精细定位将橘红心基因定位于A09 号染色体末端,其两侧紧密连锁的标记是SB13037 和SB13049,这两个标记各有一个重组单株,与橘红色基因分别相距0.3 和1.1 cM,物理距离为98.904 kb。根据大白菜基因组注释信息,分析定位区域的23 个基因,筛选出1 个编码类胡萝卜素异构酶的基因CRTISO,基因编号Bra031539。测序结果表明,Bra031539 的编码区有53 个SNP 和6 个碱基缺失,造成12 个氨基酸突变和2 个谷氨酸的缺失。根据缺失突变位点设计标记,在F2 群体中进行验证,结果表明候选基因与橘红心性状共分离。     

黄瓜叶色黄化突变基因yl-2的鉴定

叶绿素的含量与叶片光合作用效率以及作物产量潜力密切相关,是作物的一个重要生理指标。通过对黄瓜株系HN3种子进行甲磺酸乙酯(EMS)诱变,筛选得到叶色黄化的突变体yl-2。以该叶色黄化突变体yl-2和野生型黄瓜HN3为亲本,构建了BC₁F₂分离群体,遗传分析表明该突变体为隐性单基因控制。通过DNA混池测序,运用MutMap的方法寻找突变基因,得到4个符合要求的SNP位点,这4个SNP位点分布在黄瓜6号染色体上13～19 Mb的物理区间内。在这4个SNP中,仅有1个SNP即SNP17451330位于基因(Csa6G385090)上,且为异义突变,其余3个SNP均位于基因间。生物信息分析发现基因Csa6G385090编码叶绿素a加氧酶CAO,SNP17451330导致的氨基酸突变位于CAO蛋白的保守结构域。根据异义突变SNP17451330设计的dCAPS标记与群体植株的叶色表型共分离,预示着基因Csa6G385090很可能是叶色黄化突变体yl-2的候选基因。     

甜瓜果实颜色3 个质量性状基因的定位

 以甜瓜（Cucumis melo L.）黄绿皮、白肉、无覆纹的自交系‘K1-7’为母本,黄皮、橘红肉、 无覆纹的自交系‘K3-92-1’为父本杂交,组建F2 遗传群体,采用MSG（multiplexed shotgun genotyping） 法对F2 群体进行基因分型,并在甜瓜全基因组范围内扫描SNP 遗传标记。利用检测到的44 722 个SNP 标记位点进行高密度Bin 遗传图谱的构建,并对甜瓜果皮底色、覆纹颜色和果肉颜色等3 个质量性状进行 遗传分析和基因定位。结果表明,果皮底色和果肉颜色由单基因控制,黄绿果皮和橘红色果肉为显性性 状,果皮底色基因定位在4 号染色体409 828 ~ 835 625 bp 区间内,长度约为425 kb,果肉颜色基因定位 在9 号染色体20 433 942 ~ 20 573 889 bp 区间内,长度约为139 kb,覆纹颜色由两个有上位效应的基因控 制,其中1 个基因位点与果皮颜色控制位点在同一区域,1 个基因定位在2 号染色体末端23 736 803 ~ 23 787 235 bp 区间内,长度约为51 kb。     

白菜类作物叶片长宽性状QTL定位分析

利用2套白菜类作物双单倍体（DH）群体与分别包含230、143个分子标记的遗传图谱,运用复合区间作图法对叶长、叶宽、叶片形态指数（叶宽/叶长）3个叶片形态学性状进行QTL定位及遗传效应分析。结果表明：两个DH群体中,在6个连锁群上共检测到9个QTLs位点,其中6个QTLs与叶长相关,2个QTLs与叶片形态指数相关,1个QTL与叶宽相关。这些QTLs分别位于连锁群A01、A03、A05、A06、A09和A10上。各位点的遗传贡献率介于7.1%～28.1%之间。其中,叶长与叶片形态指数的QTLs在两个群体中定位于同一染色体上相近的位置。通过亲本重测序数据对Z16_SZQ F1 DH群体进行标记加密,最终将叶片形态指数QTL定位于标记BrID111431位点处,对该位点白菜注释基因分析发现在距BrID111431标记54 Kb处存在可能的候选基因BrXTH9。95份白菜类作物构成的自然群体转录组数据表明该基因的表达量与叶片形态指数存在极显著相关性,BrXTH9可能在白菜类作物中参与了叶片形态指数的调控。     

番茄黄化基因Netted Viresce(NV)的遗传定位及生理特性研究

以玛娜佩尔为受体亲本,以野生番茄潘那利LA0716为供体亲本,通过多代回交构建近等基因系。对近等基因系中黄化突变(nv)植株和野生型植株的表型性状和主要农艺性状进行分析,并测定叶绿素含量、净光合速率等;利用透射显微镜观察叶绿体超微结构。以回交系BC6为母本与nv植株进行回交,同时BC_6植株进行自交,观察并统计BC_7及BC_6S_1群体植株的表型,分析遗传规律;利用BC_7S_1分离群体进行基因精细定位,结合高通量基因组重测序,筛选仅在黄化突变位点目的区域内的SNP位点,并结合基因注释分析候选基因。结果表明:与正常植株相比,黄化植株表现植株矮小、叶片窄小、叶色黄化,叶片的叶绿素含量、净光合速率显著降低,气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率显著升高。叶绿体超微结构观察显示,黄化植株叶绿体数目减少,类囊体的基粒片层和基质片层未完全分化,垛叠不整齐。遗传分析表明,玛娜佩尔黄化性状受1对隐性核基因控制;利用CAPS和In Del分子标记将NV基因定位于9号染色体标记In D-09-4-1和HP63/64之间,物理距离为51 Mb。玛娜佩尔基因组重测序数据可利用率高,数据比对分析得到7个与光合作用相关的基因。     

国际马铃薯和番茄基因组测序进展

 国际番茄基因组项目计划精细测定220 Mb的常染色质区域,马铃薯基因组项目计划测定全基因组840 Mb的DNA序列。中国是两个项目的参与国,负责番茄染色体III,XI和马铃薯染色体X,XI的测序工作。基于番茄和马铃薯基因组间存在着高度的相似性,在二者染色体XI的测序的同时运用了比较测序的方法。     

北京市农林科学院解密佛手瓜基因组及其果实生长发育调控机制

北京市农林科学院蔬菜研究中心(国家蔬菜工程技术研究中心)左进华副研究员团队与英国诺丁汉大学DonaldGrierson教授(英国皇家科学院院士、中国工程院外籍院士)团队在国际上首次发布了高质量的佛手瓜基因组,通过三代测序技术结合Illumina测序和Hi-C技术,最终组装基因组大小为606.42 Mb,共97.04%的测序序列被锚定在14对染色体上,其中包含473个contigs和103个scaffolds,N50长度分别为8.40 Mb和46.56 Mb,基因组中65.94%为重复序列,含有28237个蛋白质编码基因,为佛手瓜遗传育种和基因发掘提供重要的基因信息。     

甜瓜白粉病抗病基因的定位及候选基因分析

以甜瓜高抗白粉病自交系MR-1为母本,易感白粉病自交系Top Mark为父本,构建BC_1P_2和F_2群体,经13个国际通用的甜瓜白粉病生理小种鉴别寄主鉴定,2015年东北农业大学设施园艺工程中心的白粉病发病病菌为P.xanthii生理小种1,甜瓜MR-1对P.xanthii生理小种1的抗性由单显性基因控制。通过对266个F2分离群体的抗病性鉴定和CAPS标记分析,采用复合区间作图法对甜瓜抗白粉病性状进行QTL分析,最终构建了1张包含203个CAPS标记的甜瓜遗传连锁图谱,并将抗病基因PXR定位在第12号染色体上M12-GH和M12-TE 2个标记之间,该基因与两侧翼标记间的距离分别为0.63 c M和0.42 c M,两侧翼标记间在甜瓜参考基因组上对应的物理距离为303 kb,该区域内含有60个预测基因,其中10个基因含有非同义单碱基突变。10个基因荧光定量分析结果显示,在抗病与感病甜瓜表达量存在较大差异的4个基因MELO3C002434、MELO3C002437、MELO3C002441、MELO3C002457为甜瓜白粉病抗病候选基因。     

基于极端混合池全基因组重测序的茄子萼下果色基因预测

以茄子萼下紫色稳定遗传的圆茄自交系Y5与萼下绿色圆茄自交系Y73杂交,结果发现F2代的萼下果色分离呈正态分布.在F2群体中选取30个萼下紫色和30个萼下绿色单株构建极端混合池,对混合池和双亲开展30×和10×覆盖度的全基因组重测序,定位萼下果色性状关联区间,并根据其对应的参考基因组共线性区段和基因注释信息预测候选基因....     

甜瓜‘PMR6’抗白粉病基因的遗传及其定位研究

以甜瓜(Cucumis melo L.)感白粉病品种‘Hami413’为受体亲本,抗白粉病品种‘PMR6’为供体亲本构建的255株BC2分离群体为材料,研究‘PMR6’抗白粉病的遗传规律及基因定位。群体遗传分析表明,BC2群体中对白粉病菌Podosphaera xanthii生理小种1的抗性由显性单基因控制,基因命名为Pm-PMR6-1;利用混合分组分析法(Bulked segregant analysis,BSA)从分布于甜瓜12个连锁群上的390个SSR分子标记中筛选出5个多态性标记;通过连锁分析,将该抗性基因定位于12号连锁群SSR标记DM0191与CMBR111之间;根据甜瓜基因组信息设计SSR引物,进一步将该基因定位于SSR12407与SSR12202之间,并且该抗性基因与标记Mu7191共分离;比对基因组序列,两标记间物理距离约226 kb,预测35个候选基因。     

番茄叶夹角基因的精细定位

叶夹角作为株型的重要组成部分,是影响作物光能利用率和产量的重要因素。以叶片上举的161-817为父本,叶片平展的Heinz1706为母本构建F2∶3群体,对番茄叶夹角基因进行精细定位。遗传分析结果显示,叶上举对叶平展表现为部分显性。混池分析结合QTL作图结果显示,番茄10号染色体上存在2个主效QTL(LA1-1和LA1-2)与番茄叶夹角表型有关。其中,LA1-1位于分子标记A-10和A-5之间,遗传贡献率为18.7%,物理距离为1.58 Mb,该区域编码210个基因;LA1-2位于分子标记B-3和B-9之间,遗传贡献率为22.5%,物理距离为378 kb,该区域编码32个基因。     

黄瓜无侧枝基因nlb 的初步定位

 以黄瓜无侧枝品系419（P1）和有侧枝品系SB-2（P2）为亲本构建的136 株F2 群体为试验材料,对黄瓜无侧枝基因nlb 进行定位研究。田间调查和遗传分析结果表明,F2 群体的表现型中有侧枝与无侧枝的分离比为3︰1。运用分离群体分组混合分析法（bulked segregant analysis,BSA）,从F2 无侧枝群体和有侧枝群体中各随机选取10 株,分别混合其DNA,构建无侧枝和有侧枝基因池,通过分析SSR分子标记在基因池间的多态性,筛选得到nlb 基因连锁标记9 个。然后利用F2 群体进行进一步验证,经MAPMAKER3.0 软件分析,将nlb 基因定位于黄瓜1 号染色体,其中距离nlb 基因较为紧密的标记是SSR19673,遗传距离为15.9 cM。