甜瓜SLAF圖譜構(gòu)建及果實(shí)相關(guān)性狀QTL分析

王嶺，才羿，王桂超，王迪，盛云燕

甜瓜SLAF圖譜構(gòu)建及果實(shí)相關(guān)性狀QTL分析

1黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)園藝園林學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院，黑龍江大慶 163319

【】通過(guò)對(duì)甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀進(jìn)行QTL定位及候選基因分析，為甜瓜品質(zhì)育種及基因挖掘與功能驗(yàn)證提供理論基礎(chǔ)。利用薄皮甜瓜1244為母本、厚皮甜瓜M5為父本配置雜交組合，結(jié)合SFLA測(cè)序技術(shù)開(kāi)發(fā)分子標(biāo)簽，構(gòu)建高密度遺傳圖譜，以F2:3表型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用Mapqtl進(jìn)行QTL定位分析。獲得了380 446 Mreads（83.12 Gb）數(shù)據(jù)，測(cè)序平均Q30為93.59%，平均GC含量為36.87%；開(kāi)發(fā)了112 844個(gè)SLAF標(biāo)簽，3 274 879個(gè)SNP；構(gòu)建了12個(gè)連鎖群，共計(jì)10 596個(gè)上圖標(biāo)記，總圖距為1 383.88 cM，標(biāo)記間平均距離為0.13 cM，上圖標(biāo)記完整度平均為99.92%。將控制甜瓜果面溝性狀基因（）定位在第11條染色體末端Marker 1993423（62.18）—Marker 1998820（63.05），覆蓋基因組0.72 Mb，包含33個(gè)候選基因；控制甜瓜果皮花紋基因（）定位在第2條染色體Marker 459584（90.91）—Marker 459446（90.91），覆蓋基因組0.08 Mb，包含5個(gè)候選基因，其中MELO3C026292（1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原異構(gòu)酶）可能為控制果皮花紋的候選基因；同時(shí)檢測(cè)到甜瓜果皮底色1個(gè)QTL位點(diǎn)，位于第7條染色體Marker 1229174（7.14）—Marker 1229973（7.14），貢獻(xiàn)率為9.9%；檢測(cè)到果型指數(shù)1個(gè)QTL位點(diǎn)，位于第9條染色體Marker 1705671（76.19）—Marker 1705915（79.23），貢獻(xiàn)率為7.6%；在第1、2、6、7、10染色體檢測(cè)到單果重相關(guān)6個(gè)QTL位點(diǎn)（、、、、、），貢獻(xiàn)率在3.1%—17.0%，LOD值介于3.0—5.6。將甜瓜果面溝、果皮花紋基因分別定位在第11和第2條染色體，分別獲得33個(gè)和5個(gè)候選基因；檢測(cè)到1個(gè)果皮底色QTL位點(diǎn)、1個(gè)果型指數(shù)QTL位點(diǎn)和6個(gè)單果重QTL位點(diǎn)。

甜瓜；SLAF測(cè)序；遺傳圖譜構(gòu)建；果實(shí)性狀；QTL分析

0 引言

【研究意義】甜瓜具有悠久的栽培歷史，作為葫蘆科重要的經(jīng)濟(jì)作物，由于其具有豐富的多態(tài)性，逐漸成為研究果實(shí)性狀的模式植物之一[1-2]。但是隨著甜瓜產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，消費(fèi)需求與甜瓜特異品種缺乏的矛盾也日益突出[2]。甜瓜果實(shí)性狀為消費(fèi)者選擇購(gòu)買(mǎi)的首要依據(jù)，不同地區(qū)消費(fèi)者對(duì)果皮花紋、顏色的認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)存在巨大差異。本研究配置雜交組合，利用F2:3群體對(duì)甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀開(kāi)展基因定位，對(duì)甜瓜種質(zhì)資源創(chuàng)新與分子標(biāo)記輔助選擇育種具有一定的實(shí)踐價(jià)值，對(duì)甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀的基因挖掘也具有一定的理論價(jià)值?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】甜瓜皮色變異豐富，黃、白、綠為主流顏色，而基于成熟度不同在底色上顯現(xiàn)的花紋，又可分為斑點(diǎn)、斑塊、斑條、條帶等[3-5]。近年來(lái)，一些研究者通過(guò)QTL作圖、BSA法、GWAS等方法對(duì)控制甜瓜果肉顏色的基因位點(diǎn)進(jìn)行了定位分析[6-9]，但是果皮顏色基因的研究報(bào)道相對(duì)較少。果皮果面溝（縫），在不同品種中呈現(xiàn)有或無(wú)的情況，該性狀對(duì)果實(shí)品質(zhì)存在一定影響[3]。2019年，Zhao等[1]利用GWS測(cè)序技術(shù)預(yù)測(cè)了果面縫的4個(gè)候選基因，這與邱果[10]將甜瓜果面溝基因定位在第11條染色體末端的結(jié)果相符合。相較于甜瓜其他農(nóng)藝性狀，甜瓜果實(shí)形狀與重量的研究逐漸深入，目前已經(jīng)報(bào)道QTL位點(diǎn)達(dá)到200余個(gè)，并且平均地分配在甜瓜12條染色上[2,8,11]，國(guó)外研究者發(fā)現(xiàn)甜瓜果實(shí)形狀基因與番茄同源[12]，為甜瓜果實(shí)形狀基因挖掘提供了依據(jù)[13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】前人在果實(shí)相關(guān)性狀研究方面取得了較大進(jìn)展，但仍有許多農(nóng)藝性狀定位遺傳距離較遠(yuǎn)，QTL定位較分散，不利于甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀遺傳機(jī)理研究。高密度分子遺傳圖譜有助于提高甜瓜的育種水平，加快育種進(jìn)程。從1996年第一張?zhí)鸸戏肿舆z傳圖譜報(bào)道后，分子標(biāo)記在甜瓜基因定位等方面顯示出巨大的作用[14]。而甜瓜基因組（454 Mb）數(shù)據(jù)的公布，為甜瓜重要基因挖掘提供了依據(jù)[15]。葫蘆科基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（Cucurbit Genomics Database，CuGenDB，http://cucurbitgenomics.org）數(shù)據(jù)的不斷更新，為葫蘆科物種基因組數(shù)據(jù)分析、遺傳連鎖圖譜構(gòu)建、基因的注釋提供了重要的生物信息分析工具[1]?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)構(gòu)建的F2群體單株開(kāi)展SLAF測(cè)序技術(shù)開(kāi)發(fā)標(biāo)簽并構(gòu)建圖譜，對(duì)甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀進(jìn)行QTL分析及基因定位，為相關(guān)基因精細(xì)定位、功能基因挖掘提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

利用薄皮甜瓜1244為母本（薄皮甜瓜，無(wú)果面溝，成熟后果實(shí)底色為灰白色，有花紋，果實(shí)長(zhǎng)圓形），厚皮甜瓜M5為父本（厚皮，有果面溝，成熟后果皮底色為金黃色，果皮無(wú)花紋，果實(shí)圓形）（圖1），配置雜交組合，獲得F1，自交、回交后獲得195個(gè)F2:3家系和150個(gè)單株的BC1群體。

1.2 試驗(yàn)方法

2018—2019年在大棚種植親本、F1、F2及BC1群體。2018年春季親本及F1播種各30株，每個(gè)小區(qū)種植10株，3次重復(fù)；195株F2代群體隨機(jī)種植，自交獲得F3代種子；種植BC1P1和BC1P2兩個(gè)回交群體各150株，調(diào)查相關(guān)性狀。2019年3月，播種195個(gè)F2:3家系，每個(gè)家系10株，單蔓整枝，第7—10節(jié)子蔓留單果，采收果實(shí)和種子，用以田間表型數(shù)據(jù)調(diào)查及遺傳分析。

1.3 果實(shí)相關(guān)性狀調(diào)查

田間性狀調(diào)查依據(jù)《甜瓜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，在果實(shí)成熟期，對(duì)親本及群體單株果實(shí)相關(guān)性狀進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)并拍照記錄。根據(jù)表型鑒定結(jié)果，確定各性狀在BC1、F2、F3各家系性狀的分離情況，并進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，用于遺傳分析。

調(diào)查性狀為：果面溝（fruit sutures，）：有記為1，無(wú)記為0；果皮花紋（fuit pericarp pattern，）：有記為1，無(wú)記為0；果皮底色（fruit pericarp color，）：果實(shí)成熟后記錄果皮底色，白綠色為1、綠色為2、黃綠為3、黃白色為4、黃色為5；果實(shí)單果重（single fruit weight，）：果實(shí)成熟后利用天平稱(chēng)量單果重；果型指數(shù)（fruit shape，）：果實(shí)縱徑與果實(shí)橫徑的比值。

1.4 遺傳圖譜構(gòu)建

利用CTAB改良法[16]提取基因組DNA后，運(yùn)用SLAF-seq技術(shù)（specific-locus amplified fragment sequencing）構(gòu)建甜瓜高密度遺傳圖譜，然后對(duì)果實(shí)相關(guān)性狀基因進(jìn)行QTL分析與基因定位。

1.4.1 酶切方案設(shè)計(jì)及測(cè)序 對(duì)參考物種基因組序列進(jìn)行電子酶切預(yù)測(cè)，根據(jù)酶切方案選擇原則，選取Hpy166II酶切組合，酶切片段長(zhǎng)度在264—414 bp的序列定義為SLAF標(biāo)簽，預(yù)測(cè)可得到112 844個(gè)SLAF標(biāo)簽，SLAF-seq文庫(kù)的測(cè)序原始測(cè)序讀長(zhǎng)為PE150 bp。

1.4.2 SNP標(biāo)記開(kāi)發(fā) 使用GATK軟件工具包開(kāi)發(fā)SNP標(biāo)記。根據(jù)Clean Reads在參考基因組的定位結(jié)果，通過(guò)去重復(fù)（mark duplicates）、GATK進(jìn)行局部重比對(duì)（local realignment）、堿基質(zhì)量值校正（base recalibration）等預(yù)處理，再使用GATK進(jìn)行單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）的檢測(cè)過(guò)濾，獲得最終的SNP位點(diǎn)集。

1.4.3 遺傳圖譜構(gòu)建 將篩選出的SNP標(biāo)記通過(guò)與參考基因組的定位均勻分布到12個(gè)連鎖群，通過(guò)標(biāo)記間計(jì)算MLOD值，過(guò)濾掉與其他SNP的MLOD值均低于3的標(biāo)記，定位為上圖標(biāo)記（Marker）。采用HighMap軟件分析獲得連鎖群內(nèi)Marker的線(xiàn)性排列，并估算相鄰Marker間的遺傳距離，構(gòu)建甜瓜遺傳圖譜。

1.4.4 果實(shí)相關(guān)性狀QTL分析 QTL分析基于表型數(shù)據(jù)值，采用Mapqtl方法對(duì)果實(shí)相關(guān)性狀進(jìn)行初步分析，LOD閾值為3.0，QTL命名采用英文縮寫(xiě)+染色體編號(hào)+位點(diǎn)序列號(hào)方法。

1.4.5 候選基因預(yù)測(cè) 利用Softberry（www.softberry. com）、國(guó)際葫蘆科數(shù)據(jù)（www.icugi.org/pub/cucurbit/ genome）進(jìn)行候選基因預(yù)測(cè)。

2 結(jié)果

2.1 甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀的遺傳規(guī)律分析

對(duì)供試甜瓜親本、F1及F2群體進(jìn)行相關(guān)性狀調(diào)查，母本1244為野生材料，果面光滑無(wú)果面溝，果實(shí)成熟后，果皮白綠色，單果重4.6 g，果實(shí)縱徑與橫徑比值為1.7，橢圓形；父本M5為厚皮甜瓜，具有典型的果面溝，果實(shí)成熟后，果皮黃色，果肉黃色，果皮無(wú)花紋，單果重575 g，果實(shí)總徑與橫徑比值為0.8，果實(shí)呈扁圓形（圖1）。

圖1 甜瓜供試親本及F2單株表型

2018種植甜瓜F1及F2群體單株性狀調(diào)查顯示，F(xiàn)1具有果面溝，果皮有花紋，果皮底色白色偏黃，單果重165 g，果型指數(shù)為1.5，果型橢圓形；195個(gè)F2單株中果面溝有﹕無(wú)為145﹕50，符合3﹕1分離比率，果皮花紋有﹕無(wú)為152﹕43，分離比率符合3﹕1；回交群體BC1P1均具有果面溝，果皮有花紋，BC1P2果面溝有﹕無(wú)為76﹕74，果皮花紋有﹕無(wú)為81﹕69，符合1﹕1分離比率；卡方檢測(cè)符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律顯著性分析標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，甜瓜果面溝、果皮花紋均為1對(duì)顯性基因控制的質(zhì)量性狀（表1）。

表1 甜瓜果皮相關(guān)性狀分離比率

20.05=3.84

對(duì)F2群體果型指數(shù)與單果重進(jìn)行測(cè)量分析，各性狀F2單株呈正態(tài)分布，變異幅度較大，符合存在主效基因的遺傳規(guī)律（圖2）。

2.2 測(cè)序數(shù)據(jù)評(píng)估分析

利用Hiseq2500平臺(tái)進(jìn)行SLAF-seq文庫(kù)的測(cè)序分析。結(jié)果顯示，共獲得80 446 Mreads（83.12 Gb）數(shù)據(jù)，測(cè)序平均Q30為93.59%，平均GC含量為36.87%，樣本GC分布正常，親本平均測(cè)序深度為23.21X，子代平均測(cè)序深度為25.50X。

1244和M5分別獲得38 911 978 reads（11 653 958 274 bp）、31 878 110 reads（9 548 013 962 bp）數(shù)據(jù)，測(cè)序平均Q30為92.31%和92.67%，平均GC含量為37.01%和36.72%；子代群體獲得了2 692 579 reads，538 400 027 bp，測(cè)序平均Q30為95.63%，平均GC含量為36.88%（表2）。對(duì)照數(shù)據(jù)的雙端比對(duì)效率為91.26%，酶切效率為96.69%，建庫(kù)數(shù)據(jù)符合要求。

圖2 甜瓜F2群體及親本甜瓜單果重、果型指數(shù)與果皮底色表型的頻率分布

表2 測(cè)序質(zhì)量分析

2.3 標(biāo)記開(kāi)發(fā)及SLAF 遺傳圖譜構(gòu)建

利用GATK軟件工具包分別對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和SNP開(kāi)發(fā)。共獲得3 274 879個(gè)SNP標(biāo)記，能成功分型的有2 218 102個(gè)，可以用于遺傳圖譜構(gòu)建的標(biāo)記有 1 898 620個(gè)。M5和1244分別獲得SNP標(biāo)記數(shù)量為2 250 862和1 489 769個(gè)，雜合率分別為12.55%和9.82%；子代測(cè)序獲得SNP標(biāo)記806 865個(gè)，雜合率為22.19%（表3）。

將篩選出的12 567個(gè)標(biāo)記，通過(guò)與甜瓜參考基因組（www.icugi.org/pub/cucurbit/genome/melon/v3.5.1/）比對(duì)，共有10 596個(gè)標(biāo)記上圖，標(biāo)記上圖完整率平均為99.20%。構(gòu)建了一張總圖距為1 383.88 cM，包含12個(gè)連鎖群，標(biāo)記間平均遺傳距離為0.13 cM的甜瓜遺傳圖譜（表4），標(biāo)記數(shù)最多的為第11條染色體（1 579），標(biāo)記數(shù)最少的為第7條染色體（300）（表4）。將建圖所用的SLAF標(biāo)記在基因組和遺傳圖譜進(jìn)行共線(xiàn)性分析，各個(gè)連鎖群上的標(biāo)記順序和基因組大部分保持一致，斯皮爾曼值位于0.963—0.996。

表3 測(cè)序數(shù)據(jù)比對(duì)和SNP統(tǒng)計(jì)

表4 甜瓜SLAF測(cè)序構(gòu)建遺傳圖譜

2.4 果實(shí)性狀QTL分析及基因定位

甜瓜果面溝為單個(gè)顯性基因控制的性狀，將該性狀基因定位在第11條染色體尾端Marker 1993423（62.18）—Marker 1998820（63.05），基因組位置為20 408 304—21 129 670，覆蓋0.72 Mb，包含33個(gè)候選基因（圖3）。

甜瓜果皮花紋基因定位在第2條染色體，位于Marker459584（90.91）—Marker 459446（90.91），位于甜瓜基因組26 112 655—26 189 137，覆蓋0.08 Mb，包含5個(gè)基因（圖3、4）。

fsw：?jiǎn)喂?Single fruit weight；fpc：果皮底色 Pericarp color；fpp：果皮花紋

圖4 QTL分析與候選基因

果型指數(shù)檢測(cè)到1個(gè)QTL位點(diǎn)，位于第9條染色體，Marker 1705671（76.19）—Marker 1705915（79.23）之間，基因組起始位點(diǎn)為23 034 060— 23 259 152，該主效QTL貢獻(xiàn)率為7.6%，LOD值為5.9（圖4），加性效應(yīng)為0.19，說(shuō)明該性狀QTL位點(diǎn)來(lái)源于母本效應(yīng)，該候選區(qū)域覆蓋基因組0.23 Mb，通過(guò)softberry、NCBI等在線(xiàn)軟件分析，發(fā)現(xiàn)該候選區(qū)域包含23個(gè)候選基因，其中7個(gè)未知功能基因，剩余基因包含與乙烯結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子、鈣調(diào)蛋白、類(lèi)糖載體蛋白基因及脫水效應(yīng)元件結(jié)合蛋白等基因。

甜瓜單果重共檢測(cè)到6個(gè)QTL位點(diǎn)，分別位于第1、2、6、7、10條染色體，其中第2條染色體貢獻(xiàn)率最高，為17.0%，LOD值為5.6，加性效應(yīng)為-45.10，主要受父本遺傳效應(yīng)影響。該區(qū)域位于Marker 414271（60.38）—Marker 413648（60.82），基因組1 626 517—1 635 504，共計(jì)0.54 Mb，包含15個(gè)候選基因，其中3個(gè)未知功能基因（圖4）。第2條染色體前端的QTL位點(diǎn)，位于Marker 316077（18.35）—Marker 316123（18.35），貢獻(xiàn)率為3.1%，LOD值為3.0，加性效應(yīng)為17.81，為母本遺傳效應(yīng)，該候選區(qū)域位于甜瓜基因組18 344 184—18 881 371，覆蓋基因組0.01 Mb，包含1個(gè)候選基因。其余檢測(cè)到的QTL位點(diǎn)、、和貢獻(xiàn)率分別為8.3%、10.2%、5.9%和8.3%，LOD值分別為3.3、4.2、3.1和3.2。加性效應(yīng)均為負(fù)值，說(shuō)明這些位點(diǎn)主要受父本遺傳效應(yīng)的影響（表5）。

果皮底色共檢測(cè)到1個(gè)主效QTL位點(diǎn)，該位點(diǎn)位于第7染色體，位于Marker 1229174（7.145）—Marker 1229973（7.14），貢獻(xiàn)率為9.9%，LOD值為4.7，加性效應(yīng)為-0.44，受父本遺傳效應(yīng)影響。該QTL位點(diǎn)所在區(qū)域位于甜瓜基因組709 451—892 244，覆蓋基因組0.18 Mb，通過(guò)基因比對(duì)，包含15個(gè)候選基因（表5）。

表5 甜瓜果實(shí)相關(guān)性狀QTL位點(diǎn)與基因定位

3 討論

構(gòu)建高密度作物遺傳圖譜，可為基因定位、QTL分析提供重要的保障[2,6,17]。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，甜瓜高密度遺傳圖譜的構(gòu)建步入快速發(fā)展期，成為挖掘功能基因的重要途徑之一[1-2]。GALPAZ[6]、張學(xué)軍[17]、劉相玉[18]、張肖靜[19]等通過(guò)構(gòu)建甜瓜遺傳圖譜，實(shí)現(xiàn)了對(duì)甜瓜多種性狀QTL位點(diǎn)候選基因的分析，為甜瓜分子遺傳育種提供了重要的理論基礎(chǔ)。本研究利用SLAF測(cè)序技術(shù)，以甜瓜F2:3群體構(gòu)建了一張包含10 596個(gè)分子標(biāo)記，標(biāo)記間遺傳距離為0.13 cM的遺傳圖譜，為甜瓜果實(shí)性狀QTL分析及基因定位奠定了基礎(chǔ)。

甜瓜眾多農(nóng)藝性狀已被國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道，果面溝作為潛在影響甜瓜品質(zhì)的重要性狀，逐漸成為研究的熱點(diǎn)之一。邱果[10]利用分離群體分組混合分析法（bulked segregant analysis，BSA）在第11號(hào)染色體上得到一個(gè)距離為1.1 cM的位點(diǎn)，并找到與其連鎖的分子標(biāo)記。Zhao等[1]利用GWAS測(cè)序技術(shù)，挖掘了一個(gè)與甜瓜果縫相關(guān)的位點(diǎn)，該位點(diǎn)位于甜瓜第11條染色體末端，覆蓋基因組2 Mb，鑒定了4個(gè)候選基因，實(shí)現(xiàn)了果面縫的定位。綜合前人的研究結(jié)果，從表型數(shù)據(jù)分析來(lái)看，果面溝（縫）屬于典型的質(zhì)量性狀，候選目標(biāo)區(qū)域位于甜瓜第11染色體末端，本研究與前人研究結(jié)果一致，但是在候選基因位置方面，仍需要構(gòu)建永久群體，進(jìn)一步深入研究，開(kāi)展精細(xì)定位。

甜瓜果皮底色在白色、綠色及黃色的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了巨大的變異，而果皮底色對(duì)甜瓜生產(chǎn)銷(xiāo)售具有重要的影響。前人對(duì)果皮顏色遺傳規(guī)律研究較深入，明確了黃色對(duì)白色、灰白色、綠色為不完全顯性，綠色對(duì)白色、灰白色為顯性的遺傳規(guī)律[20]。近年來(lái)，相繼報(bào)道了控制甜瓜綠色果皮基因[5]、橙色果肉的基因[19]和控制白色果肉的基因[6]。本研究將果皮底色性狀按照數(shù)量性狀分析，掃描到1個(gè)QTL位點(diǎn)，這與楊光華等[7]將果皮底色作為質(zhì)量性狀進(jìn)行遺傳研究的結(jié)果一致，但是本研究將控制果皮底色的基因定位在甜瓜第7染色體，這與前人的研究結(jié)果存在差異，進(jìn)一步說(shuō)明果皮顏色性狀復(fù)雜，不能將該性狀視為簡(jiǎn)單的質(zhì)量性狀，存在多個(gè)有效位點(diǎn)的可能性。甜瓜果皮覆紋在果皮成熟的基礎(chǔ)上，形成條帶紋、斑點(diǎn)紋、不規(guī)則花紋等不同特征。劉柳[3]對(duì)甜瓜果實(shí)條紋開(kāi)展研究顯示，條紋對(duì)純色果皮為顯性，并將控制條紋的基因定位在甜瓜第4條染色體上。本研究結(jié)果顯示花紋對(duì)純色底色為顯性，單一基因控制，該基因位于甜瓜第2條染色體，與呂建春[4]研究候選染色體相同，并鑒定了、、和可能為候選基因。本研究在第2條染色體獲得5個(gè)候選基因，其中與前人研究結(jié)果一致，推測(cè)該基因可能為控制果皮花紋的候選基因。下一步將加大群體，增加候選區(qū)間的標(biāo)記數(shù)量，對(duì)果皮花紋基因開(kāi)展精細(xì)定位，克隆候選基因。

目前報(bào)道的果實(shí)大小及果型指數(shù)相關(guān)QTL位點(diǎn)約有200多個(gè)[3-5,8,21-26]。甜瓜果實(shí)單果重與果型指數(shù)均為典型的數(shù)量性狀，且易受環(huán)境條件影響。王賢磊[26]、張寧[27]、張雪嬌[28]、欒非時(shí)[16]等定位了多個(gè)與果型指數(shù)、果實(shí)單果重相關(guān)的QTL位點(diǎn)，基本分布在甜瓜12條染色體。本研究挖掘到位于甜瓜第2條染色體中間靠后位置的，初步分析為本研究控制果實(shí)單果重的主效位點(diǎn)；該區(qū)域包含15個(gè)候選基因，其中5個(gè)未知功能基因，和為絲氨酸相關(guān)基因，該區(qū)域?yàn)镈ELLA蛋白家族基因，為DELLA蛋白家族基因，有研究指出蛋白介導(dǎo)各種激素調(diào)控，參與植物生長(zhǎng)發(fā)育[29]；此外，絲束蛋白（）基因、類(lèi)糖載體蛋白基因（）、轉(zhuǎn)錄因子（）等相關(guān)基因也位于候選基因中。另外，位于第2條染色體的，候選基因包含1個(gè)基因（），該基因?yàn)闇p數(shù)分裂相關(guān)基因，而減數(shù)分裂在植物形態(tài)建成方面具有重要的影響，因此該基因作為微效QTL位點(diǎn)的候選基因，下一步將開(kāi)展基因功能驗(yàn)證，明確該基因的作用機(jī)制。此外，該位點(diǎn)作為唯一加性效應(yīng)為正值的位點(diǎn)，說(shuō)明母本在育種值中具有正向作用，因此該位點(diǎn)的深入研究，對(duì)甜瓜育種具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。貢獻(xiàn)率為10.2%，貢獻(xiàn)率為5.9%，這兩個(gè)候選區(qū)域較大，包含候選基因數(shù)量較多。貢獻(xiàn)率為8.3%，候選區(qū)域包含2個(gè)候選基因，分別為和，功能注釋顯示為未知功能和氨基脫氧分支酶，相關(guān)基因在植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)中的作用，還有待進(jìn)一步的研究。

果實(shí)形狀是重要農(nóng)藝性狀之一。美國(guó)威斯康星大學(xué)翁益群教授團(tuán)隊(duì)將78個(gè)控制葫蘆科果實(shí)形狀的QTL進(jìn)行整合，發(fā)現(xiàn)多個(gè)區(qū)間內(nèi)存在影響番茄果實(shí)大小的同源基因[30]。在調(diào)控球形甜瓜果實(shí)發(fā)育的基因（，OVATE-domain family protein）已被克隆，并證實(shí)與果實(shí)大小相關(guān)[21,31-32]。本研究母本為橢圓形，父本為扁圓形，通過(guò)QTL分析在甜瓜第9條染色體檢測(cè)到1個(gè)QTL位點(diǎn)，如果按照母本為長(zhǎng)圓形，父本為扁圓形的表型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，長(zhǎng)圓形對(duì)扁圓形為顯性，符合前人認(rèn)為甜瓜果實(shí)長(zhǎng)形對(duì)圓形為顯性的研究結(jié)果[31]。果型指數(shù)QTL位點(diǎn)候選區(qū)域包含的23個(gè)基因，除7個(gè)未知功能外，還包含各種類(lèi)糖載體蛋白基因、鈣離子通道相關(guān)基因及乙烯轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。乙烯參與植物的形態(tài)建成、生長(zhǎng)發(fā)育等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此加大群體，開(kāi)展果型指數(shù)位點(diǎn)的精細(xì)定位，明確候選基因，可為葫蘆科果實(shí)形狀的深入研究提供理論基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

利用SLAF測(cè)序技術(shù)構(gòu)建了包含12條染色體的甜瓜高密度遺傳圖譜，該圖譜包含10 596個(gè)標(biāo)記，總圖距1 383.88 cM，相鄰2個(gè)標(biāo)記間的平均遺傳圖距為0.13 cM。利用F2:3家系在第9條染色體檢測(cè)到果型指數(shù)1個(gè)QTL位點(diǎn)，包含23個(gè)候選基因；在第1、2、6、7、10染色體檢測(cè)到單果重相關(guān)6個(gè)QTL位點(diǎn)（、、、、、)，其中為主效QTL位點(diǎn)，包含15個(gè)候選基因；將控制甜瓜果面溝性狀基因定位在第11條染色體末端Marker 1993423（62.18）—Marker 1998820（63.05），覆蓋基因組0.72 Mb，包含33個(gè)候選基因，控制甜瓜果皮花紋基因定位在第2條染色體Marker 459584（90.91）—Marker 459446（90.91），覆蓋基因組0.08 Mb，包含5個(gè)候選基因；檢測(cè)到甜瓜果皮底色1個(gè)QTL位點(diǎn)，位于第7條染色體，包含15個(gè)候選基因。

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Specific Length Amplified Fragment (SFLA) Sequencing Mapping Construction and QTL Analysis of Fruit Related Traits in Muskmelon

WANG Ling1, CAI Yi1, WANG GuiChao1, WANG Di2, SHENG YunYan1

1College of Horticulture and Landscape Architecture, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, Heilongjiang;2Daqing Branch of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Daqing 163319, Heilongjiang

【】Through the QTL mapping and candidate gene analysis of muskmelon (L.) fruit-related traits, so as to provide a theoretical basis for muskmelon quality breeding, gene mapping and functional verification.】 The F1plant was made cross by 1244 as female parent with thin-skinned melon and M5 with thick-skinned melon as male parent, combined with SFLA sequencing technology to develop molecular tags and construct high-density genetic maps. Based on F2:3phenotype data, Mapqtl analysis method was used to detect QTL location. 【】Totally 380 446 Mreads (83.12 Gb) data were obtained, the average Q30 and GC content was 93.59% and 36.87%, respectively; totally 112 844 SLAF tags and 3 274 879 SNPs were obtained; a genetic map contained 12 linkage groups with a total of 10 596 markers were constructed. The genetic map spanned 1 383.88 cM with the average distance was 0.13 cM between markers, and totally 99.92% developed markers were mapped. The gene controling fruit sutures () of melon was located at the end of chromosome 11, between Marker 1993423 (62.18) and Marker 1998820 (63.05), covering 0.72 Mb of the genome, and containing 33 candidate genes. The gene for pericarp pattern () was located at chromosome 2 between Marker 459584 (90.91) and Marker 459446 (90.91) which covered the genome of 0.08 Mb and contained 5 candidate genes, among them MELO3C026292 (1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase) might be the candidate gene for pericarp pattern. At the same time, QTL locus of pericarp color () was detected which located between Marker 1229174 (7.14) and Marker 1229973 (7.14) on the chromosome 7, with the contribution rate was 9.9%. One QTL locus of fruit shape ()was detected between Marker 1705671 (76.19) and Marker 1705915 (79.23) on chromosome 9 with a contribution rate of 7.6%. Six QTL loci related to single fruit weight (,,,,,) were detected on chromosomes 1, 2, 6, 7, and 10 with the contribution rate were between 3.1% to 17%, and the LOD value were between 3.0 to 5.6.【】The fruit sutures and pericarp pattern genes were located on the chromosomes11 and 2, and then 33 and 5 candidate genes were obtained, respectively; One QTL for pericarp color, one QTL for fruit shape and 6 QTLs for single fruit weight were also detected.

melon; SLAF sequencing; genetic map construction; fruit related traits; QTL analysis

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.19.014

2020-11-25；

2021-03-16

國(guó)家自然科學(xué)基金（31772330）、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)（ZY19C02）

王嶺，E-mail：wlbynd@163.com。通信作者盛云燕，Tel：0459-6819610；E-mail：shengyunyan@byau.edu.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）