基于CAPS标记的西瓜遗传连锁图谱 构建及3个性状定位分析

    张志鹏 张亚楠 孙蕾 邱果 孙宇姣 朱子成 栾非时 王学征

    

    目的与意义:西瓜的果肉颜色、果皮条纹、果肉苦味是西瓜重要农艺性状,可直接影响消费者的选择。目前关于西瓜性状的QTL有很多,但对这3个性状的定位研究还不是很清晰。尤其是苦味性状,葫芦科(西瓜、甜瓜、苦瓜等)中苦味基因的分子标记和精细图谱的研究较少,相关研究报道较少或没有。因此笔者通过配制杂交组合,通过生物信息设计分析,建立了225株BC1分离株的遗传连锁图谱。通过对西瓜果肉颜色、果皮条纹、果肉苦味相关位点的数据挖掘,获得紧密连接的标记,希望为分子标记辅助育种提供理论依据。

    材料与方法:以绿皮窄条纹、红色果肉、无苦味的西瓜自交系‘W1-1(P1)和绿皮宽条纹、白色果肉、具极端苦味的西瓜自交系‘PI 186490(P2)为亲本配制F1,F1自交配制 F2分离群体,F1与P1回交配制回交群体BC1P1。对BC1P1群体225株单株编号,分别采集嫩叶提取DNA,基于亲本的重测序数据和已发布的西瓜参考基因组数据,构建了1张包含186个CAPS标记、11个连锁群的遗传连锁图谱,该图谱覆盖基因组长度1 468.09 cM。

    结果与分析:‘W1-1 (红色果肉)和‘PI186490(白色果肉)的F1代是黄色果肉(原图1)。在BC1P1群体中分离出四类肉色(红、黄、橙和黄/白混合)。在BC1和F2群体中,不仅亲本的颜色分离,而且出现了亲本中不存在的橙色和黄色,以及所有可能的红、橙、黄和白色的二元混合物。仅以红肉为标准,将种群的肉分为红肉和非红肉两大类,合理简化了肉色性状的复杂表达。表达显性性状(非红色)的个体数为111,表达隐性性状(红色)的个体数为114。通过卡方检验,分离率为1∶1。西瓜的外果皮性状主要有条纹宽度(窄或宽)、条纹颜色、条纹形状和果皮底色。在‘W1-1(窄条纹绿色)×PI186490(宽条纹浅绿色)的F1中,F1的外果皮条纹与‘PI186490相似,为宽条纹。F1果皮底色为绿色,说明宽条纹为主,窄条纹次之,绿色果皮为主,浅绿色次之。BC1P1分离率为1∶1,分为宽条纹(114)和窄条纹(111)。从F2的分离结果可以看出,宽条纹由单基因显性基因控制,而窄条纹受单基因显性基因控制,BC1P1数据证实了这一结论。F2和BC1群体的果皮底色分为P1表型、P2表型和中间表型三类,但颜色很难进行分类。在‘W1-1 (无苦味果肉)和‘PI 186490(有苦味果肉)的F1中,所有的F1都是苦果。以苦味和非苦味为标准,将BC1群體分为106株苦味植物和119株非苦味植物。对BC1代进行卡方分析,苦味与非苦味的比例为1∶1,表明果肉苦味由一个显性基因控制。将186个CAPS标记分布在11个与西瓜染色体物理位置相对应的连锁组中。最大的一组(2号染色体)有20个标记,全长177.70 cM。11号染色体标记数最少,共有13个标记,全长106.77 cM。11个连锁群总遗传距离为1 404.99 cM,标记间平均距离为7.6 cM。以该连锁图为参照,根据比对结果,大部分CAPS标记几乎均匀分布在11个连锁群中。利用CIM方法分析了研究性状与基因型之间的关系。每个性状只鉴定出一个QTL:果肉颜色(FC4.1))、果皮条纹(RS8.1)和果肉苦味(FB1.1)(原图2)。控制西瓜红色果肉的主效QTL FC4.1,位于4号染色体上的W04-84和W04-94标记之间,LOD值为45.0333,可解释59.0295%的表型变异。该QTL距两侧标记距离分别为1.46 cM和0.37 cM。西瓜果皮条纹在8号染色体上鉴定出一个主效QTL (RS8.1),可解释49.8580%的表型变异,LOD值为32.1197。QTL RS8.1位于CAPS标记W08-180.2和W08-180.1之间,距两侧标记距离分别为1.27、1.04 cM。控制西瓜果肉苦味的主效QTL FB1.1,位于1号染色体上的W01-2和W01-3标记之间,LOD值较高,为95.0931,可解释99.5904%的表型变异,距两侧标记距离为0.93、0.99 cM。

    结? ? 论:以浅绿皮、红瓤、无苦味栽培西瓜自交系‘W1-1与深绿皮、白瓤、苦味黏籽西瓜品系‘PI186490的F1代与其雌亲本回交,得到了225株BC1群体。基于全基因组重测序数据,将覆盖整个基因组的CAPS标记对每个个体进行基因型分析。构建了一张含11条染色体和186个CAPS标记的西瓜遗传连锁图谱,全长1 468.09 cM。以果肉颜色、果皮条纹、果肉苦味为3个定性性状,进行遗传分析和基因定位。结果表明,果皮宽条带和果肉苦味受显性基因控制,红肉对白肉呈隐性遗传,并得到了与上述3个果实性状相关的3个QTLs。