旱黄瓜子房培养及复雌花和果瘤位置QTL定位

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黄瓜(Cucumis sativus L.)是我国重要的蔬菜作物。旱黄瓜是河北省优势特色产业,但旱黄瓜育种起步较晚,育种技术滞后,制约着旱黄瓜育种效率。研究建立旱黄瓜未授粉子房培养技术体系,定位重要农艺性状QTLs,挖掘候选基因,对旱黄瓜高效育种具有重要意义。本文以旱黄瓜为试材,对旱黄瓜未授粉子房培养技术体系进行了研究,并基于BSA-seq技术对黄瓜复雌花、果瘤位置性状进行了遗传分析和QTL定位,主要结果如下:1.以4种不同基因型旱黄瓜的未授粉子房为试材,研究了基因型、子房不同发育时期及采样时间、不同浓度TDZ、不同温度对雌核诱导的影响。结果表明:不同基因型对雌核发育的影响差异显著,‘1503’的雌核发育启动率最高,为77.22%;开花前1 d的样品最优,此时‘1503’雌核发育启动率为95.56%;随TDZ(噻苯隆)质量浓度上升,雌核发育启动率呈先上升后下降趋势,其中0.08mg·L-1TDZ处理的‘1503’雌核发育启动率最高,达91.6%;35℃暗培养4 d的处理,雌核发育启动率最优,达78.33%。本研究得出的旱黄瓜未授粉子房培养最优雌核诱导技术体系为:以开花前1 d未授粉子房为材料,在添加0.08mg·L-1TDZ的诱导培养基上进行35℃暗培养4 d。2.以具有复雌花性状的旱黄瓜自交系‘9东6’为母本与具有单雌花性状的自交系‘兔子腿’为父本,构建了F2代分离群体,利用BSA-seq对黄瓜复雌花性状进行QTL定位。结果表明,黄瓜复雌花对单雌花为部分隐性,F2群体复雌花节率(53.5%)的分布呈多峰分布,具有明显主基因+多基因数量性状遗传特征。将调控黄瓜复雌花性状的候选基因位点定位在第2号染色体(3.09 Mbp-20.56Mbp)和第5号染色体(4.55 Mbp-4.60 Mbp)上,进一步分析发现该区域存在18个候选基因。利用NCBI数据库进行注释,发现有3个主要的候选基因CsaV32G015930(13.230 Mbp-13.231 Mbp)、CsaV32G025610(17.600Mbp-17.602 Mbp)和CsaV32G027940(18.474 Mbp-18.479 Mbp),其中CsaV32G015930位于2号染色体的重叠区域(13.12 Mbp-13.23 Mbp),编码一个AP2/B3转录因子家族蛋白,可能在花发育及花器官形态建成中起一定作用。因此推断CsaV32G015930为黄瓜复雌花性状相关的主要目的基因。3.以果瘤上移自交系X1(P1)和果瘤下移自交系X2(P2)为亲本构建F2群体,进行表型鉴定,发现:P1平均值整齐均为负值,为果瘤上移,P2平均值均为正值,为果瘤下移;F1倾向于母本,F1反倾向于父本,F2在5.22-6.14间为高亲值(接近父本),在0.23-2.32间为低亲值(接近母本),黄瓜果瘤位置表现为数量性状,F2更趋向于果瘤下移。分别选取20株果瘤上移和20株果瘤下移极端表型植株,分别构建果瘤上移池(Tu)、果瘤下移池(Td)和亲本池(Mp、Pp)进行高通量测序(BSA-seq)。结合生物信息学分析,预测与黄瓜果瘤位置性状相关的候选基因16个,含有4个SNP位点分别位于第1号染色体、第5号染色体上,12个InDel位点分别位于第1号染色体、第4号染色体和第5号染色体上。根据All-index在染色体上的分布,推断位于1号染色体(5.840Mbp-18.376 Mbp)的CsaV31G030610,CsaV31G030630、CsaV31G029520和CsaV31G030640为主要目的基因。本研究推测定位于黄瓜1号染色体重叠区域(5.840 Mbp-18.376 Mbp)的候选基因基因CsaV31G030610,CsaV31G030630主要参与细胞壁形成,与果刺有关联,推测其与黄瓜果瘤位置性状有关系。
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