基于CAPS標記的西瓜遺傳連鎖圖譜 構(gòu)建及3個性狀定位分析

張志鵬 張亞楠 孫蕾 邱果 孫宇姣 朱子成 欒非時 王學征

目的與意義：西瓜的果肉顏色、果皮條紋、果肉苦味是西瓜重要農(nóng)藝性狀，可直接影響消費者的選擇。目前關(guān)于西瓜性狀的QTL有很多，但對這3個性狀的定位研究還不是很清晰。尤其是苦味性狀，葫蘆科（西瓜、甜瓜、苦瓜等）中苦味基因的分子標記和精細圖譜的研究較少，相關(guān)研究報道較少或沒有。因此筆者通過配制雜交組合，通過生物信息設(shè)計分析，建立了225株BC1分離株的遺傳連鎖圖譜。通過對西瓜果肉顏色、果皮條紋、果肉苦味相關(guān)位點的數(shù)據(jù)挖掘，獲得緊密連接的標記，希望為分子標記輔助育種提供理論依據(jù)。

材料與方法：以綠皮窄條紋、紅色果肉、無苦味的西瓜自交系‘W1-1（P1）和綠皮寬條紋、白色果肉、具極端苦味的西瓜自交系‘PI 186490（P2）為親本配制F1，F(xiàn)1自交配制 F2分離群體，F(xiàn)1與P1回交配制回交群體BC1P1。對BC1P1群體225株單株編號，分別采集嫩葉提取DNA，基于親本的重測序數(shù)據(jù)和已發(fā)布的西瓜參考基因組數(shù)據(jù)，構(gòu)建了1張包含186個CAPS標記、11個連鎖群的遺傳連鎖圖譜，該圖譜覆蓋基因組長度1 468.09 cM。

結(jié)果與分析：‘W1-1 （紅色果肉）和‘PI186490（白色果肉）的F1代是黃色果肉（原圖1）。在BC1P1群體中分離出四類肉色（紅、黃、橙和黃/白混合）。在BC1和F2群體中，不僅親本的顏色分離，而且出現(xiàn)了親本中不存在的橙色和黃色，以及所有可能的紅、橙、黃和白色的二元混合物。僅以紅肉為標準，將種群的肉分為紅肉和非紅肉兩大類，合理簡化了肉色性狀的復(fù)雜表達。表達顯性性狀（非紅色）的個體數(shù)為111，表達隱性性狀（紅色）的個體數(shù)為114。通過卡方檢驗，分離率為1∶1。西瓜的外果皮性狀主要有條紋寬度（窄或?qū)挘?、條紋顏色、條紋形狀和果皮底色。在‘W1-1（窄條紋綠色）×PI186490（寬條紋淺綠色）的F1中，F(xiàn)1的外果皮條紋與‘PI186490相似，為寬條紋。F1果皮底色為綠色，說明寬條紋為主，窄條紋次之，綠色果皮為主，淺綠色次之。BC1P1分離率為1∶1，分為寬條紋（114）和窄條紋（111）。從F2的分離結(jié)果可以看出，寬條紋由單基因顯性基因控制，而窄條紋受單基因顯性基因控制，BC1P1數(shù)據(jù)證實了這一結(jié)論。F2和BC1群體的果皮底色分為P1表型、P2表型和中間表型三類，但顏色很難進行分類。在‘W1-1 （無苦味果肉）和‘PI 186490（有苦味果肉）的F1中，所有的F1都是苦果。以苦味和非苦味為標準，將BC1群體分為106株苦味植物和119株非苦味植物。對BC1代進行卡方分析，苦味與非苦味的比例為1∶1，表明果肉苦味由一個顯性基因控制。將186個CAPS標記分布在11個與西瓜染色體物理位置相對應(yīng)的連鎖組中。最大的一組（2號染色體）有20個標記，全長177.70 cM。11號染色體標記數(shù)最少，共有13個標記，全長106.77 cM。11個連鎖群總遺傳距離為1 404.99 cM，標記間平均距離為7.6 cM。以該連鎖圖為參照，根據(jù)比對結(jié)果，大部分CAPS標記幾乎均勻分布在11個連鎖群中。利用CIM方法分析了研究性狀與基因型之間的關(guān)系。每個性狀只鑒定出一個QTL：果肉顏色（FC4.1））、果皮條紋（RS8.1）和果肉苦味（FB1.1）（原圖2）?？刂莆鞴霞t色果肉的主效QTL FC4.1，位于4號染色體上的W04-84和W04-94標記之間，LOD值為45.0333，可解釋59.0295%的表型變異。該QTL距兩側(cè)標記距離分別為1.46 cM和0.37 cM。西瓜果皮條紋在8號染色體上鑒定出一個主效QTL （RS8.1），可解釋49.8580%的表型變異，LOD值為32.1197。QTL RS8.1位于CAPS標記W08-180.2和W08-180.1之間，距兩側(cè)標記距離分別為1.27、1.04 cM?？刂莆鞴瞎饪辔兜闹餍TL FB1.1，位于1號染色體上的W01-2和W01-3標記之間，LOD值較高，為95.0931，可解釋99.5904%的表型變異，距兩側(cè)標記距離為0.93、0.99 cM。

結(jié)? ? 論：以淺綠皮、紅瓤、無苦味栽培西瓜自交系‘W1-1與深綠皮、白瓤、苦味黏籽西瓜品系‘PI186490的F1代與其雌親本回交，得到了225株BC1群體。基于全基因組重測序數(shù)據(jù)，將覆蓋整個基因組的CAPS標記對每個個體進行基因型分析。構(gòu)建了一張含11條染色體和186個CAPS標記的西瓜遺傳連鎖圖譜，全長1 468.09 cM。以果肉顏色、果皮條紋、果肉苦味為3個定性性狀，進行遺傳分析和基因定位。結(jié)果表明，果皮寬條帶和果肉苦味受顯性基因控制，紅肉對白肉呈隱性遺傳，并得到了與上述3個果實性狀相關(guān)的3個QTLs。