西瓜果皮底色基因ClCGmenG的精細定位

李兵兵 趙勝杰 豆峻嶺 高磊 何楠 路緒強 劉文革

目的與意義：西瓜是一種在世界范圍內(nèi)廣泛種植的園藝作物，果皮顏色是西瓜重要的農(nóng)藝性狀。西瓜果皮顏色具有綠色（淺綠色到墨綠色）、黃色、灰白色等。西瓜果皮顏色是一種質(zhì)量性狀，但是其遺傳規(guī)律和形成機制是有爭議的。盡管文獻中已報道多種關(guān)于西瓜皮色的遺傳模型，但關(guān)于西瓜皮色的基因定位研究較少。通過2年的試驗研究，西瓜果皮顏色（墨綠色和淺綠色）是由1個位于8號染色體末端的基因控制的，墨綠色對淺綠色是顯性。本研究基于課題組遺傳圖譜關(guān)于果皮顏色的初定位結(jié)果，結(jié)合西瓜參考基因組（97103和Charleston Gray）的序列信息，旨在通過精細定位確定控制西瓜果皮顏色的候選基因，為西瓜分子遺傳育種提供理論依據(jù)。

材料與方法：親本材料為具有墨綠色果皮的‘9904、淺綠色果皮的‘Handel。通過親本雜交后自交得到F2分離群體，通過F1與親本分別雜交得到BC1P1、BC1P2回交群體。F2群體分別種植于2017冬季和2018春季，各432株、560株。BC1P1（140株）和BC1P2（161株）種植于2018年秋季。通過使用CAPS和SNP分子標記在F2分離群體進行重組單株篩選，進行精細定位，并結(jié)合序列分析、表達測定等確定候選基因。

結(jié)果與分析：（1）在F2分離群體中進行重組單株篩選，最終將候選基因定位在CAPS29869645和SNP29901009兩個標記大約31.4 kb的范圍內(nèi)，共有5個重組單株，（2）將精細定位確定的31.4 kb候選區(qū)間在西瓜參考基因組‘Charleston Gray上進行比對分析，發(fā)現(xiàn)在此區(qū)間內(nèi)只有4個候選基因（ClCG08G017800、ClCG08G017810、ClCG08G017820、ClCG08G017830），將上述4個基因在親本中進行擴增、測序，發(fā)現(xiàn)在ClCG08G017810基因中CDS區(qū)域存在一個非同義SNP突變（C→G），造成了編碼多肽鏈的第171位氨基酸殘基從精氨酸（R）到甘氨酸（G）的變化。ClCG08G017810根據(jù)基因注釋，其編碼2-phytyl-1，4-bete-naphthoquinone methyltransferase，該酶涉及葉綠醌的生物合成。初步推斷該基因為控制西瓜果皮顏色的候選基因。（3）通過ClCG08G017810的表達分析可知，相對于淺綠色果皮親本‘Handel，該基因在墨綠色果皮親本‘9904中具有較高的表達量。

結(jié)? ? 論：基于課題組遺傳圖譜關(guān)于果皮顏色的初定位結(jié)果，通過對西瓜果皮顏色候選基因進行精細定位，結(jié)合相關(guān)分子生物學試驗，最終確定了控制西瓜果皮顏色（墨綠色和淺綠色）的候選基因ClCGMenG（ClCG08G017810）。為后續(xù)西瓜果皮顏色形成機制的研究奠定了基礎(chǔ)，促進了西瓜分子遺傳育種的發(fā)展。