利用黃瓜遠緣群體遺傳連鎖圖譜進行始花節位定位

摘

要：利用黃瓜遠緣群體的分子遺傳連鎖圖譜，對雌花節位性狀進行了QTL定位。共找到8個控制雌花節位的QTL位點：ff-1、ff-2、ff-3、ff-4、ff-5、ff-6、ff-7、ff-8，分別位于LG2、LG3、LG6、LG7連鎖群上，這些QTL位點對雌花節位性狀表型變異貢獻率分別為81.6％、81.0％、81.0％、80.0％、80.6％、81.1％、81.0％、80.7％，其中ff-1、ff-2、ff-5、ff-6、ff-7、ff-8加性效應值為正，為增效加性效應，ff-3、ff-4加性效應值為負，是減效加性效應。

關鍵詞：黃瓜；QTL定位；始花節位

瓜類育種中，始花節位性狀與品種早熟性有關。培育早熟品種，要求始花節位低，開花早，使商品瓜能提早上市。傳統的早熟性育種多是通過對親本材料進行多代觀察．然后選擇穩定的雌花節位低的材料進行配組。但是，同一個材料在不同的栽培季節和栽培環境下，雌花節位的表現不同，說明該性狀除了受遺傳影響之外，還受環境等因素的影響，這就給該性狀的田間觀察增加了很大難度。

分子育種技術的快速發展，為數量性狀基因的定位提供了更為有效的手段。有研究認為，黃瓜始花節位性狀受隱性單基因控制，同時將始花節位性狀控制基因定位在第Ⅸ連鎖群上，與兩側標記DC1 EM5和ME7EM2A的距離分別為10.3和12.1cM。但也有研究認為，植株的始花節位低，可能與植株體內的內源激素含量、營養狀況和環境(如溫度)等因素有關。對黃瓜雌花的始花節位進行研究、分析和定位可以為親本選配提供理論依據和快速檢測手段。本研究利用遠緣群體對黃瓜始花節位進行了分析和研究，并利用分子標記技術將控制始花節位的QTL位點定位在黃瓜分子遺傳連鎖圖譜上，以期為黃瓜早熟育種提供更為快速有效的技術手段。

1 材料與方法

1．1 材料

本研究以野生黃瓜品種U4和普通栽培黃瓜品種Hm60-1為親本材料，配制F₂：代分離群體。父本U4植株矮小，長勢較弱，葉片小而薄，葉色發黃，側枝萌發力強，雌花著生節位較高。母本Hm60-1植株高大，長勢強，葉片大而厚，葉色深綠或墨綠，側枝萌發力一般，雌花著生節位較低(9～11節)。

1．2 方法

1．2．1 材料準備及基因組DNA的提取與純化 試驗于2007年3月至2008年2月在天津科潤農業科技股份有限公司黃瓜研究所進行。將親本和142個F₂代單株同時播種于溫室內，正常栽培管理，待長出真葉，取適量幼嫩葉片，采用本實驗室優化了的CTAB法提取黃瓜基因組DNA。

1．2．2 性狀調查及其相關數量性狀定位 定植后1個月開始調查雌花節位，兩親本各調查8株。對F₂代群體共142個單株進行調查。雌花節位從最下面節位開始向上數，見到雌花即定為雌花著生節位。

1．2．3 數據統計分析 采用Excel處理相關統計數據，進行分析并獲得柱形分布圖。采用本實驗室構建的黃瓜遠緣群體分子遺傳連鎖圖譜引進行OTL定位分析，該圖譜包含10個連鎖群，由159個標記組成，其中包括112個AFLP標記。39個SRAP標記和8個SSR標記。該遺傳圖譜覆蓋基因組長度743.11cM，平均圖距4.67cM。利用Map QTL4.0進行QTL區間作圖。

2 結果與分析

2．1 雌花節位性狀及其在親本和F₂代群體中的表現

定植后1個月調查親本和F₂代群體各單株的雌花(始花)節位，發現親本之間差異顯著，普通栽培品種Hm60-1平均始花節位為第10.125節，而調查時親本U4均未出現雌花，U4出現雌花時，平均節位在19節。整個F₂代群體的差異也很大，且其在群體中的分布為單峰分布，基本符合正態分布，為典型的數量性狀遺傳，柱形圖統計結果見圖1。

2．2 雌花節位性狀的QTL定位分析

用QTL Map4.0復合區間作圖法對雌花節位性狀進行掃描，共檢測到8個控制雌花節位的QTL位點，將其命名為ff1-8，其中ff1、ff2位于LG2連鎖群，ff3、ff4位于LG3連鎖群，ff5、ff6位于LG6連鎖群，ff7、ff8位于LG7連鎖群上(圖2)。各位點的效應分析(表1)，其中，ff3、ff4的加性效應值為負，對降低第1雌花節位來說表現減效加性效應，它們可解釋的表型變異率分別為81.0％、80.0％。ff1、ff2、ff5、ff6、ff7、ff8加性效應為正值，對降低第1雌花節位表現增效加性效應，它們的貢獻率分別為81.6％、81.0％、80.6％、81.1％、81.0％、80.7％。

在檢測到的8個QTL位點中，ff1、ff2位點均位于標記E12M62-500和E12M51-70之間，分別與標記E12M62-500相距15.0cM和20.0cM，與E12M51-70相距13.3cM和8.3cM，兩QTL位點相距5.0cM：表現減效加性效應的ff3、ff4位點位于標記E13M57-400和EM4PM8-680之間，分別與標記E12M57-400相距15.0cM和20.0cM，與EM4PM8-680相距9.7cM和4.7cM，兩位點相距5.0cM；ff5、ff6兩位點位于E13M70－785和14A14B-180兩標記之間，分別與E13M70-785相距5.0cM和10.0cM，與14A14B-180標記相距18.3cM和13.3cM，兩位點相距5.0cM：在LG7連鎖群上檢測到的ff7、ff8位點位于標記74A74B-120和E15M43-280之間，分別與74A74B-120相距20.0cM和25.0cM，與E15M43-280相距15.7cM和10.7cM，兩位點相距5.0cM。在這些標記位點中，ff4與標記EM4PM8-680相距最近，為4.7cM，ff8與74A74B-120標記相距最遠，達25.0 cM。遺傳距離近的QTL標記位點可以用于分子標記輔助育種選擇。它們在各連鎖群上的分布情況見圖2。

表1顯示，在所有檢測到的QTL位點中，各位點LOD值范圍在10.32～12.04，位于LG2連鎖群的ff1位點LOD值最大為12.04，它的表型變異貢獻率也最大，為81.6％，是所有位點中最大的，為主效基因位點：僅有的2個減效基因位點ff3、ff4中，ff4的減效作用大于ff3。在8個QTL位點中，表型變異貢獻率均較大，都在80％以上。說明這些位點均是控制該性狀表達的主效基因位點。

3 討論

在本試驗中，所檢測到的8個位點的表型變異貢獻率均比較大，未檢測到貢獻率小的微效基因位點，可能跟本試驗采用的F₂代群體有關，因為F₂代單株構建的群體，往往不能設置重復，難以檢測基因型與環境的互作，而環境的影響往往是促使一些微效基因位點表達的關鍵因素。另外，也可從上面的分析中看出。位于每個連鎖群的每2個位點的連鎖距離都是5.0cM，說明位于同一個連鎖群上的被檢測到的位點緊密相連，這與功能相似或相互關聯的性狀，其QTL位點常常分布于相同的連鎖群或相近的位置的理論研究一致。

Lark等研究了大豆數量性狀位點之間的相互影響，指出大豆數量性狀的QTL之間存在加性作用，位點之間的特異性作用是產生加性作用的主要原因。這些QTL位點的相互作用在很大程度上控制著性狀的表現，而且當位點單獨存在時作用很小，但是只要有其他位點與之作用，那么位點就可顯著提高。在本研究中，情況與此相似，筆者檢測到的位點均是兩兩相近且位于同一連鎖群，2個位點的間距也相同。可能與2個位點相互作用控制性狀表達、控制效應會增強有關。

本試驗所檢測的這些位點中，ff4與標記EM4PM8-680相距4.7cM，ff5與標記E13M70-785的位置也只有5.0cM，在育種中可以利用它們對育種材料進行早期鑒定，選育雌花節位較低的早熟材料加速早熟品種選育的進程。

4 結論

利用黃瓜遠緣群體的分子遺傳連鎖圖譜，定位了8個控制雌花節位的QTL位點，這些位點對雌花節位性狀表型變異貢獻率均在80％以上，均可用于黃瓜早熟品種選育的分子標記輔助選擇；其中ff-1、ff-2、ff-5、ff-6、ff-7、ff-8加性效應值為正。為增效加性效應，ff-3、ff-4加性效應值為負，是減效加性效應。

參考文獻

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