西瓜果皮黃色的遺傳及連鎖標記的開發

豆峻嶺 路緒強 趙勝杰 張磊 何楠 匡漢暉 劉文革

目的與意義：果皮顏色作為一個重要的農藝性狀，在不用物種中有不同的表型，西瓜果皮也有黑色、墨綠、綠色、黃色、白色等多種顏色。隨著人民生活水平的提高，人們對特色的西瓜品種的需求日益增長，黃色果皮作為一個最直觀的品質性狀，越來越受到人們的喜愛。然而關于西瓜果皮黃色的遺傳以及分子機理研究的相對較少，黃皮西瓜的育種工作大部分都是依靠傳統的雜交育種方式，本實驗通過傳統雜交組合的配制，結合現代分子生物學技術，深入解析西瓜果皮黃色遺傳模式，希望能夠獲得和西瓜果皮黃色的緊密連鎖的分子標記，從而為今后的分子標記輔助育種提供幫助。

材料與方法：以黃皮西瓜自交系‘94E1（P1），綠皮西瓜自交系‘青峰（P2），兩親本雜交配制F1，F1自交配制F2分離群體，F1分別和P1、P2回交配制回交群體BC1P1、BC1P2。采用BSA（混合群體分離分析）測序：從F2分離群體中分別選取黃皮西瓜30株、綠皮西瓜30株，分別采取葉片提取DNA，然后分別將黃皮西瓜和綠皮西瓜DNA等量混合，送公司進行全基因組重測序。結合GWAS（全基因組關聯分析）結果獲得控制西瓜果皮黃色的候選區間。之后通過分析候選區間內的SNPs，采用15個CAPS標記、6個SSR標記、2個SNP標記進行精細定位，根據這些標記對618株F2分離群體進行檢測，篩選重組單株，從而縮小候選區間。在候選區間內開發連鎖的分子標記，然后將其在10個綠皮西瓜種質資源和10個黃皮種質資源中進行驗證，從而來篩選出和果皮黃色緊密連鎖的標記。

結果與分析：（1）通過對西瓜果皮黃色的六世代群體的遺傳分析，西瓜果皮黃色為單基因顯性遺傳，其中果皮黃色為顯性（AA、Aa），果皮綠色為隱性（aa）。（2）通過BSA和GWAS相結合的方法，西瓜果皮黃色被定位在4號染色體1 bp～5 Mb的區間內。進一步通過CAPS標記進行精細定位，最終候選基因被定位到4號染色體1 bp～59.8 Kb的區間內。比對參考基因組中該區間的序列發現，該區間沒有功能基因，并且存在非常多的gaps，因此無法獲得控制西瓜果皮黃色的候選基因。之后我們在該區間設計分子標記，將設計的分子標記在618株F2分離群體中進行驗證，最終發現SNP02標記和群體中黃皮性狀緊密連鎖，之后將該標記分別在10株綠皮西瓜和10株黃皮西瓜中進行驗證，最終也發現該標記和西瓜果皮黃色緊密連鎖。

結? ? 論： 本研究明確了西瓜黃色的遺傳為單基因顯性遺傳，果皮黃色為顯性，果皮綠色為隱性。通過BSA測序和GWAS重測序相結合的方法將控制西瓜果皮黃色的候選區間定位于4號染色體1 bp～59.8 Kb的區域內，通過對該區間內開發的分子標記進行篩選和驗證，最終發現了一個和西瓜果皮黃色緊密連鎖的SNP標記。