甜瓜果皮颜色遗传分析及绿色果皮基因定位

摘要

果皮颜色是甜瓜重要的品质性状，对其开展遗传规律及基因定位的研究对于指导甜瓜皮色育种具有重要意义。本试验选用黄皮材料B432和绿皮材料B168、B421为亲本，构建六世代遗传群体(P1、P2、F1、F2、BC1P1、BC1P2)，用于分析甜瓜皮色性状的遗传规律;同时，利用BSA-seq和全基因组关联分析(GWAS)，定位甜瓜皮色相关基因。主要试验结果如下: 1、甜瓜皮色性状遗传符合两对加性-显性-上位性主基因十加性-显性多基因模型（E-1模型）。组合B168×B432，L值和C值F2代分离群体的主基因遗传力分别为86.78％和68.41％，多基因遗传力分别为9.97％和19.36％;组合B421×B432，L值和C值F2代分离群体的主基因遗传力分别为96.94％和69.95％，多基因遗传力分别为0和18.44％。研究结果表明主基因遗传力较高，多基因遗传力较低，在育种时对甜瓜皮色的选择应在早期分离世代进行。 2、通过目测分级，计算果皮颜色分离比，并进行卡方检验发现，F1皮色表现一致，全部为绿色;BC1P1后代皮色发生分离，分离比符合理论值绿皮∶白皮∶黄皮=2∶1∶1;F2皮色绿皮、白皮、黄皮的分离比符合12∶3∶1。由此推断甜瓜皮色由2对主基因控制，其中绿色对白色具有显性上位性效应，白色对黄色为显性。 3、以组合B432×B421的F2代分离群体为试验材料，选择30株绿皮、29株白皮、9株黄皮单株分别构建极端混池，利用BSA-seq全基因组重测序技术，定位控制甜瓜皮色的基因，初步将皮色相关基因分别定位于4号染色体和10号染色体的0.02-5.7Mb和0.08-9.5Mb区间。 4、通过BSA-seq技术结合GWAS分析找到一个控制甜瓜绿色果皮的基因MELO3C003375，通过对两亲本间的序列比对结果进行分析，发现MELO3C003375的CDS在绿皮甜瓜中存在一个13bp的碱基缺失。根据该缺失开发了一个Indel标记，将此标记在F2群体中进行验证，结果发现此标记可以区分甜瓜果皮绿皮与非绿皮;利用qRT-PCR对MELO3C003375基因的表达特异性进行分析，结果表明MELO3C003375基因在不同皮色材料间的表达量存在显著差异，可以推测该基因为控制甜瓜绿色果皮的候选基因。