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摘 要:利用叶色正常(绿色)与叶色突变(黄色)黄瓜材料为亲本,配制正反交杂交一代(F1)、回交一代(BC,)及F’代分离群体。以此为试材。对黄瓜叶色突变的遗传规律进行研究。同时利用分子标记技术筛选与叶色突变基因紧密连锁的分子标记。对F1、BC1及F2后代中绿叶植株与黄叶植株比例进行统计,结果表明:叶片绿色对黄色为完全显性,叶片黄色由1对隐性基因控制。利用AFLP技术和BSA方法,筛选到1对引物组合在绿叶和黄叶亲本与绿叶和黄叶池问同时表现多态性,绿叶亲本和绿叶池在大约200 bp处有1条特异条带,而黄叶亲本和黄叶池无带。F2代验证发现鉴定结果符合率高达100%。
关键词:黄瓜;叶色突变体;遗传规律;AFLP
叶色突变是高等植物的一种常见性状突变,自然诱发、理化诱变及组织培养中,均可诱发叶色突变,这种由于体内叶绿素缺乏引起的叶色突变几乎所有的作物都可产生。对叶色突变进行研究具有重要的理论意义。它是研究植物光合作用、光形态建成、激素生理以及抗病机制等一系列生理代谢过程的理想材料:同时利用此种突变体可延伸至功能基因组学的分析,可较为直接而有效的研究基因功能。叶色突变在育种上也具有重要的应用价值。鉴于叶色突变性状极易识别,并且通常在苗期表达,将叶色突变体作为标记性状用于良种繁育和杂交育种,不但可以测定种子纯度。还可在苗期剔除受外源花粉污染的种子和假杂种:由于某些叶色突变体具有特殊的优良性状,因此除了作为杂交育种中的标记性状外,也可在植物的遗传改良中为作物遗传育种提供优秀的种质资源。
对叶绿素缺失突变的研究开始较早,20世纪30年代就有报道。目前。国外已报道的非致死黄瓜幼苗叶色突变体有8个:g.lg-1,lg-2,v,vvi,yc-1,yc-2,yp。我国也发现了4种非致死黄瓜幼苗叶色突变体。笔者从本单位1个高代自交系中发现了1株黄叶突变株,经过自交繁殖,发现该株系所有幼苗子叶均为黄色:真叶颜色随着生长会逐渐转绿,但是同其他绿色植株相比,叶色浅:所结黄瓜果实也表现为黄绿色。为弄清该突变体的遗传规律,笔者以叶色正常株与突变株及它们的杂交后代、回交后代为试材,通过观察叶色,对其遗传规律进行了研究,同时筛选与其紧密连锁的分子标记,旨在为今后该突变性状的充分利用提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料
试验在天津科润黄瓜研究所生物技术室完成。所用叶色正常和叶色突变材料由天津科润黄瓜研究所陈正武研究员惠赠。
1,2方法
1.2.1 后代各群体的配制及叶色分离统计分析以叶色正常和叶色突变材料为亲本,配制正反交F1后代、回交1代和F1代群体。观察记载各分离后代叶色分离情况,通过x2测定法进行显著性分析,验证遗传规律。
1.2.2 与黄瓜叶色突变基因紧密连锁的分子标记分析黄瓜基因组DNA提取:采用CTAB法。DNA池的构建:F2代单株提取DNA后,随机抽取10个叶色正常(绿色)和叶色突变(黄色)单株DNA,分别等量混合,构建成绿色和黄色DNA池用于分子标记分析。AFLP分析:参照Vos等的方法。黄瓜基因组DNA的酶切采用Mse 1和EcoR 12种内切酶:预扩增引物采用不含选择性碱基的MOO和EOO。选择性扩增结束后,扩增产物在5%变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离,银染法进行染色。分子标记筛选:对亲本池(绿叶和黄叶亲本)及叶色池(绿叶和黄叶池)进行AFLP扩增,同时在亲本池和叶色池间产生相同多态性的引物组合即初步认为与黄瓜叶色突变基因具有连锁关系;然后利用该引物组合对F2代单株进行扩增,进一步确认所筛选到的标记与目标基因的连锁关系。
2 结果与分析
2.1 黄瓜叶色突变体遗传规律分析
以叶色正常和叶色突变材料为亲本(图1),进行正反交获得F1代,观察发现,F1代单株均表现绿色,全株上下无1片黄色叶,说明在该突变材料中,控制叶色的基因是由核基因控制的,不受细胞质遗传的影响,叶片绿色对黄色为显性。
2.2 与黄瓜叶色基因连锁的AFLP标记筛选
以绿叶亲本、黄叶亲本和绿叶池、黄叶池为试材,进行初步的引物筛选,共对448对AFLP引物进行了筛选,筛选到在双亲间表现差异的AFLP引物41对,引物多态性比率为9.15%:其中1对引物E24/M70在亲本和绿叶池与黄叶池间具有相同多态性(图4)。
3 讨论与结论
据国内外文献报道,非致死黄瓜幼苗叶色突变体有13个,其中国外报道了8个,国内报道了4个。根据性状描述,笔者发现的该突变体的叶色在整个生长期都表现为浅黄绿色,所结果实也为黄色,与上述报道的突变体均不相同。通过本研究,对该突变性状的遗传规律有了全面的了解,该性状表现为绿色对黄色为完全显性,叶片黄色由1对隐性基因控制。由于该叶色突变性状极易识别,并且在苗期就已表达。若将该叶色突变体作为标记性状用于良种繁育和杂交育种,可以测定种子纯度。由于叶片黄色是由隐性基因控制的,只有当其用作母本的时候,才可以作为检测种子纯度的形态标记。用叶片黄色材料作为母本的一个缺点就是制种产量较低。目前笔者正在以叶色基因位点杂合的优异材料直接作为母本进行新品种选育研究,一旦选育到符合育种目标的新品种,其种子就具有了特有的叶色标记,具有重要的应用价值。
关键词:黄瓜;叶色突变体;遗传规律;AFLP
叶色突变是高等植物的一种常见性状突变,自然诱发、理化诱变及组织培养中,均可诱发叶色突变,这种由于体内叶绿素缺乏引起的叶色突变几乎所有的作物都可产生。对叶色突变进行研究具有重要的理论意义。它是研究植物光合作用、光形态建成、激素生理以及抗病机制等一系列生理代谢过程的理想材料:同时利用此种突变体可延伸至功能基因组学的分析,可较为直接而有效的研究基因功能。叶色突变在育种上也具有重要的应用价值。鉴于叶色突变性状极易识别,并且通常在苗期表达,将叶色突变体作为标记性状用于良种繁育和杂交育种,不但可以测定种子纯度。还可在苗期剔除受外源花粉污染的种子和假杂种:由于某些叶色突变体具有特殊的优良性状,因此除了作为杂交育种中的标记性状外,也可在植物的遗传改良中为作物遗传育种提供优秀的种质资源。
对叶绿素缺失突变的研究开始较早,20世纪30年代就有报道。目前。国外已报道的非致死黄瓜幼苗叶色突变体有8个:g.lg-1,lg-2,v,vvi,yc-1,yc-2,yp。我国也发现了4种非致死黄瓜幼苗叶色突变体。笔者从本单位1个高代自交系中发现了1株黄叶突变株,经过自交繁殖,发现该株系所有幼苗子叶均为黄色:真叶颜色随着生长会逐渐转绿,但是同其他绿色植株相比,叶色浅:所结黄瓜果实也表现为黄绿色。为弄清该突变体的遗传规律,笔者以叶色正常株与突变株及它们的杂交后代、回交后代为试材,通过观察叶色,对其遗传规律进行了研究,同时筛选与其紧密连锁的分子标记,旨在为今后该突变性状的充分利用提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料
试验在天津科润黄瓜研究所生物技术室完成。所用叶色正常和叶色突变材料由天津科润黄瓜研究所陈正武研究员惠赠。
1,2方法
1.2.1 后代各群体的配制及叶色分离统计分析以叶色正常和叶色突变材料为亲本,配制正反交F1后代、回交1代和F1代群体。观察记载各分离后代叶色分离情况,通过x2测定法进行显著性分析,验证遗传规律。
1.2.2 与黄瓜叶色突变基因紧密连锁的分子标记分析黄瓜基因组DNA提取:采用CTAB法。DNA池的构建:F2代单株提取DNA后,随机抽取10个叶色正常(绿色)和叶色突变(黄色)单株DNA,分别等量混合,构建成绿色和黄色DNA池用于分子标记分析。AFLP分析:参照Vos等的方法。黄瓜基因组DNA的酶切采用Mse 1和EcoR 12种内切酶:预扩增引物采用不含选择性碱基的MOO和EOO。选择性扩增结束后,扩增产物在5%变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离,银染法进行染色。分子标记筛选:对亲本池(绿叶和黄叶亲本)及叶色池(绿叶和黄叶池)进行AFLP扩增,同时在亲本池和叶色池间产生相同多态性的引物组合即初步认为与黄瓜叶色突变基因具有连锁关系;然后利用该引物组合对F2代单株进行扩增,进一步确认所筛选到的标记与目标基因的连锁关系。
2 结果与分析
2.1 黄瓜叶色突变体遗传规律分析
以叶色正常和叶色突变材料为亲本(图1),进行正反交获得F1代,观察发现,F1代单株均表现绿色,全株上下无1片黄色叶,说明在该突变材料中,控制叶色的基因是由核基因控制的,不受细胞质遗传的影响,叶片绿色对黄色为显性。
2.2 与黄瓜叶色基因连锁的AFLP标记筛选
以绿叶亲本、黄叶亲本和绿叶池、黄叶池为试材,进行初步的引物筛选,共对448对AFLP引物进行了筛选,筛选到在双亲间表现差异的AFLP引物41对,引物多态性比率为9.15%:其中1对引物E24/M70在亲本和绿叶池与黄叶池间具有相同多态性(图4)。
3 讨论与结论
据国内外文献报道,非致死黄瓜幼苗叶色突变体有13个,其中国外报道了8个,国内报道了4个。根据性状描述,笔者发现的该突变体的叶色在整个生长期都表现为浅黄绿色,所结果实也为黄色,与上述报道的突变体均不相同。通过本研究,对该突变性状的遗传规律有了全面的了解,该性状表现为绿色对黄色为完全显性,叶片黄色由1对隐性基因控制。由于该叶色突变性状极易识别,并且在苗期就已表达。若将该叶色突变体作为标记性状用于良种繁育和杂交育种,可以测定种子纯度。由于叶片黄色是由隐性基因控制的,只有当其用作母本的时候,才可以作为检测种子纯度的形态标记。用叶片黄色材料作为母本的一个缺点就是制种产量较低。目前笔者正在以叶色基因位点杂合的优异材料直接作为母本进行新品种选育研究,一旦选育到符合育种目标的新品种,其种子就具有了特有的叶色标记,具有重要的应用价值。