黄瓜优异种质资源耐冷相关基因挖掘

摘要

黄瓜作为重要的喜温类蔬菜作物，在我国北方广泛栽培。然而，在冬春季生产中，低温冷害仍是制约黄瓜产量提高的重要因素，筛选耐低温材料，挖掘耐冷基因，培育耐低温品种，是黄瓜研究中的重要问题。在本研究中，利用前期系统比较的黄瓜耐冷性鉴定方法，对黄瓜优异种质进行苗期耐冷性鉴定评价，获得不同耐冷基因源;以不同耐冷级别的黄瓜种质为材料，根据前人已报道的耐冷基因及其他相关信息，从黄瓜基因组中筛选耐冷相关基因，分析其在不同耐冷基因源中的表达特性;以芽期耐冷性差异大的两份材料为亲本，构建RIL群体，并对其进行基因组重测序，构建高密度遗传连锁图谱，对芽期耐冷相关性状进行QTL定位分析。以上研究内容为进一步深入黄瓜耐冷相关基因奠定基础。本文主要研究结果如下:
　　1、在前期田间自然低温对核心种质进行耐冷性评价的基础上，筛选在抗病性等商品性状优良、耐冷性差异明显的优异种质21份，采用经系统比较的6℃苗期恒低温室内人工胁迫鉴定方法，以冷害指数和恢复指数为鉴定指标，对上述种质进行苗期耐冷性鉴定，同时采用隶属函数法进行综合评价。将21份种质的耐冷性分为强耐冷种质1份，耐冷种质2份，中等耐冷、不耐冷及冷敏感种质分别为5份、8份和5份，其中1份强耐冷种质来自我国辽宁省，冷害指数和恢复指数分别为17.0％和72.7％。
　　2、根据拟南芥及其他作物中已报道的耐冷基因并结合相关转录组信息，筛选出12个耐冷相关基因，并利用2份耐冷性差异明显的黄瓜材料，对12个耐冷相关基因进行表达分析，进一步确定5个差异表达基因，利用不同耐冷级别的5份材料研究5个基因在低温胁迫中的表达模式。结果显示，耐冷材料的Csa4M642460表达均上调且相对表达量较高，低温处理后期维持在较高水平，而在冷敏感材料中0-12h其相对表达量上调，后期相对表达水平不高。Csa1M423150呈现基本相同的变化趋势。推测上述基因可能与黄瓜优异种质耐冷性相关。
　　3、分别以FM1和JD7为耐冷亲本和低温敏感亲本，构建RIL群体。利用二代测序技术，对亲本及群体进行基因组重测序。RIL群体可用多态性SNP标记302710个，并最终得到1495个Bin标记进行连锁分析，构建了一张包含7个连锁群的遗传图谱，覆盖基因组全长855.563 cM，标记间平均遗传距离为0.6 cM。不同连锁群上的标记数目在146～292个之间，长度在91.267～143.201 cM之间。
　　4、本研究共检测到8个于芽期耐冷性相关的位点。以相对发芽率为鉴定指标时，找到4个QTL位点，位于4号和6号染色体上，表型贡献率分别为22.65％、13.91％、6.09％、5.63％;以相对胚根长度为鉴定指标时，找到2个位点，位于4号和7号染色体上，表型贡献率为12.73％、9.60％;以相对鲜重为鉴定指标时，找到2个位点，位于4号和7号染色体上，贡献率为6.99％、7.58％。其中，相对发芽率和相对胚根长度在4号染色体上有一个位点存在部分重合，相对胚根长度和相对鲜重在7号染色体上的位点存在部分重合。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 农作物耐冷性相关研究进展

1．2 黄瓜耐冷性研究进展

1．2．1 黄瓜种质耐冷性相关指标的遗传分析

1．2．2 黄瓜种质耐冷性鉴定的研究

1．2．3 黄瓜种质耐冷性的分子生物学机制研究

1．2．4 黄瓜耐冷性基因工程研究

1．2．5 存在的问题及展望

1．3 重测序技术及其应用

1．4 本研究的目的及意义

第二章 黄瓜种质资源苗期耐冷性鉴定评价

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．1 结果分析

2．2．1 不同材料恒低温胁迫下的鉴定结果

2．2．2 不同种质苗期耐冷性的综合评价

2．2．3 耐冷优异种质筛选

2．3 结论与讨论

第三章 黄瓜耐冷相关基因的表达分析

3．1 材料与方法

3．1．1 耐冷相关基因筛选所用数据库

3．1．2 试验材料与低温处理

3．2 试验方法

3．2．1 总RNA的提取及检测

3．3 结果与分析

3．3．1 黄瓜耐冷相关基因的确定

3．3．2 植物总RNA的质量及耐冷相关基因引物的特异性检测

3．3．3 耐冷相关基因在低温胁迫下的表达分析

3．4 讨论

第四章 黄瓜遗传连锁图谱的构建及芽期耐冷QTL定位

4．1 试验材料与方法

4．1．1 遗传图谱构建的亲本及群体

4．1．2 芽期耐冷性鉴定

4．1．3 亲本及RIL群体全基因组测序

4．1．4 亲本及RIL群体SNP标记开发和筛选

4．1．5 遗传图谱构建

4．1．6 芽期性状QTL检测

4．1．7 QTL命名

4．2 结果分析

4．2．1 亲本及RIL群体全基因组测序

4．2．2 亲本及RIL群体SNP标记开发和筛选

4．2．3 遗传图谱构建

4．2．5 芽期耐冷性状的QTL定位

4．3 讨论

4．3．1 黄瓜分子遗传图谱的构建

4．3．2 黄瓜芽期耐冷性状QTL定位分析

第五章 全文结论

参考文献

致谢

作者简历