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甜瓜是具有重要经济价值的瓜类作物,其果实含有丰富的蛋白质、碳水化合物、胡萝卜素、维生素B1、维生素B2、烟酸、钙、磷、铁等营养元素,营养价值极高。甜瓜还有清热解暑,除烦止渴、利尿的功效,是人们喜爱的夏季果品。中国是厚皮甜瓜的次生起源中心之一,是薄皮甜瓜的初生和次生起源中心,甜瓜种质资源丰富,果实性状变异较大,为产量、品质、风味等性状的遗传改良提供了试材基础。在前期的研究中,本课题组构建了一个包含189份甜瓜种质的核心种质,其表型和分子水平上的遗传多样性十分丰富,是遗传研究的优良群体。本研究以已构建的核心种质及扩充种质为自然群体,利用在甜瓜染色体上均匀分布的98个SSR标记对自然群体进行全基因组扫描,在分析自然群体的群体结构、亲缘关系、连锁不平衡及果实性状表型变异的基础上,利用一般线性模型(General linear model,GLM)和混合线性模型(Mixed liner model,MLM)检测标记位点与多环境条件下果实性状的关联,发掘显著关联的位点和优异等位基因,探讨利用全基因组关联分析(Genome-wide association studies,GWAS)策略解析甜瓜果实性状变异的遗传基础的可行性,同时也为甜瓜丰产性和高品质育种提供标记/基因信息和优良载体材料。本研究的主要结果如下:(1)甜瓜果实性状的变异分析。对甜瓜核心种质及扩充种质(192份)的果实性状进行变异分析,结果表明,在甜瓜18个果实性状中,质量性状(果实形状、果面底色、覆纹形状、覆纹颜色、果面网纹、网纹分布、网纹粗度、网纹密度、肉色、肉质、瓜瓤颜色、瓜瓤水分、香味)的平均遗传多样性指数(H′)为1.22,数量性状(果肉厚度、果实长度、果实宽度、单果鲜重和可溶固形物含量)的平均遗传多样性指数为2.02,说明甜瓜果实性状具有丰富的遗传变异,且数量性状比质量性状的遗传变异更丰富。(2)甜瓜分子水平的遗传多样性。采用序列比对的方法开发了从甜瓜EST中开发42个SSR标记,从已经发表的文献中筛选出56个SSR标记,这些均呈“single-locus”变异,且均匀分布在甜瓜24条染色体上,每条染色体有5~15个标记。用这些SSR标记对自然群体进行基因分型,共计检测到380位点,每个标记检测位点数为2~11个,平均3.88个,He、Ho、I和PIC的变化范围分别为0.04~0.83、0~0.11、0.12~1.85、0.04~0.81,平均值分别为0.54、0.03、0.94、0.47,稀有等位基因所占比例为2%,说明甜瓜核心及扩充种质在分子水平上变异明显。聚类分析表明,192份种质可分为4个组群,但每个组群包含的种质来源地分布较广,表型性状差异较大,说明这些种质的遗传背景较为复杂。(3)群体结构和亲缘关系分析。基于贝叶斯算法的群体结构分析表明,192份甜瓜种质可划分为2个类群,即P1和P2,其中P1类群包含71份甜瓜品种(36.98%),P2类群包含121份甜瓜品种(63.02%)。P1和P2可分别细分为2个亚群(G1、G2和G3、G4)。P1的种质主要是薄皮亚种,主要来自中国中东部地区。P2以厚皮亚种为主,主要来源于国外及我国西北地区。群体内69.80%的任意材料之间的亲缘关系值小于0.05,说明组成自然群体的种质之间的亲缘关系较远,适合进行关联分析。(4)连锁不平衡。共检测到3551位点组合处于连锁不平衡状态,共线和不共线的位点间都一定程度的连锁不平衡,通过计算共线染色体上两两标记间的r2值,结果表明LD水平在甜瓜基因组中随着遗传距离的增加而快速的衰减。当r2衰减阈值设为0.20时,平均衰减距离约为6c M。(5)全基因组关联分析。分别利用GLM和MLM模型检测标记与果实性状的关联,GLM共检测到56个关联位点,MLM共检测到49个关联位点。其中,26个位点均能被两个模型检测到,即HNM16、HNM31、CMCTTN175、DM0767、TJ204、HNM20、CMCAN90、DM0035、CM46、CM38、CMBR150、CMCTTN166、CMTC47、DE1557、CM38、HNM12、HNM13、HNM22、HNM31、HNM36、HNM37、HNM38、CMCTTN166、CMCTTN175、CMGA128、HNM18,37个位点至少在2个环境条件下同时出现,即HNM37、DM0035、HNM36、CM38、HNM13、DM0804、DE1218、CMBR150、HNM20、HNM38、CMCTTN175、CM46、HNM33、HNM16、HNM23、CMCAN90、TJ204、HNM31、DM0767、CMCTTN166、MU44460。通过比较两种模型的吻合度,发现MLM模型能很好的控制由群体结构造成的假阳性。(6)优异等位变异及其载体材料的发掘。对两种模型在不同年份的检测位点进行筛选,得到重复出现的位点14个,其中12个位点的等位变异在表型之间呈现出显著差异。对单果鲜重具有明显增效的等位变异为HNM31-262、HNM37-210和CMCTTN175-135,其载体材料分别是河套冬瓜、白冬瓜和92004;对果肉厚度具有明显增效的等位变异为HNM31-265和TJ204-216,其载体材料都是PMR-45;对果肉长度具有明显增效的等位变异为HNM20-162、CMCAN90-136和DM0035-131,其载体材料分别是PI-165508、PI-165508和PI-136192;对果实宽度具有明显增效的等位变异为HNM18-163,其载体材料分别是PI-164409;对可溶性固形物含量有明显增效的等位变异为CMBR150-214、CMCTTN166-151和CM38-133,其载体材料分别是PI-145594、江西梨瓜和江西梨瓜。