西瓜番茄红素代谢主效基因的定位研究

【作者】 刘识； 高鹏； 王学征； 马鸿艳； 朱子成； 栾非时；

【机构】 东北农业大学园艺学院农业部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室；

【摘要】 在高通量测序数据背景下,有针对性地开发西瓜CAPS分子标记,利用果肉颜色不同的西瓜亲本配制F2代群体对果实中番茄红素代谢的主效基因进行精细定位,构建西瓜番茄红素积累及果肉颜色的分子标记辅助选择体系。选择红色果肉西瓜品系LSW-177为母本;浅黄色果肉西瓜品系Cream of Saskatchewan为父本,构建F2代群体。采用高效液相色谱方法测定F2代群体中成熟果实的番茄红素含量。在Illumina HiSeq2000高通量测序平台上对两亲本进行测序（>20×）,分析测序数据并结合16种常用的限制性内切酶（EcoRⅠ、BsaHⅠ、HindⅢ、MboⅡ、PstⅠ、ScaⅠ、BamHⅠ、MluⅠ、AluⅠ、DraⅠ、PvuⅠ、XhoⅠ、BclⅠ、TaqⅠ、KpnⅠ及MspⅠ）筛选突变引起酶切位点改变的CAPS序列,进行标记开发及验证。通过QTL IciMapping对2013年及2014年F2代群体西瓜果实中番茄红素代谢的主效基因进行初步精细定位,建立番茄红素积累及果肉颜色的分子标记辅助选择体系。杂交F₁代植株果肉表现为亮黄色,接近于父本,表明红色果肉为隐性性状;F2代主要表现为红色、浅黄色及亮黄色3种。两年的F2代群体番茄红素含量均呈明显单峰偏态分布,以低番茄红素单株居多,低番茄红素（亮黄色及浅黄色）与高番茄红素（红色）单株的分离比例均符合3:1,说明存在主效基因位点控制番茄红素的积累。2013年利用234株F2代植株及144个标记（37个SSR标记、107个CAPS标记）构建西瓜遗传连锁框架图谱,在西瓜基因组的4号染色体上检测到了与番茄红素含量紧密连锁的OTL位点LCYB41,与两侧翼标记（WII04E07-40、WII04E07-33）的遗传距离分别为1.45及0.35 cM,贡献率为83.5%。其中标记WII04E07-40、WII04E07-33及WII04E07-37可以在F₂群体中对红色与非红色（亮黄色、浅黄色）果肉单株进行分子标记辅助选择。2014年在初步定位基础之上,扩大F2代群体数量（352株）,并在初步定位区间内开发出CAPS引物WII04E07-38、WII04EBsaHI-6及WII04EKpnI-1,新开发的3个CAPS标记同样可以对F2群体的果肉颜色进行鉴定。最终构建出一张包含301个分子标记（37个SSR标记及264个CAPS标记）的西瓜遗传连锁图谱,将LCYB4.1进一步定位在4号染色体上的WII04E07-38及WII04EBsaHI-6之间,与侧翼标记的遗传距离分别为0.15及0.05 cM。经开放性阅读框分析及BLAST比对,在该区域内共发现可正常编码蛋白的基因4个,其中Cal0050011与Lyeopenebeta-cyclase（Lcyb）mRNA、LCYB-red allele、Complete cds的相似度较高,将其作为西瓜番茄红素代谢的主要候选基因,标记WII04EBsaHI-6恰好位于Cal0050011基因上。选择9种不同果肉颜色的西瓜材料对标记进行验证后表明,标记WII04E07-38、WII04EBsaHI-6可以在不同材料中对番茄红素积累情况进行辅助选择;标记WII04E07-40及WII04E07-37可以对浅黄色果肉的西瓜材料进行辅助选择。更多还原