哈密瓜SSR永久遗传图谱构建及重要农艺性状定位分析

【摘要】： 甜瓜(Cucumis meloL.)为葫芦科(Cucurbitaceae)甜瓜属(Cucumis Linn)一年生草本植物,是国内外重要的园艺作物和经济作物。新疆哈密瓜为中国特有的甜瓜种质资源,具有不同于网纹甜瓜〔Cucumis melo L. ssp. melo.convar. cantalupa (Pang.) Greb.〕的独立遗传背景。本研究采用新疆哈密瓜与网纹甜瓜构建的重组自交系为作图群体,利用公开发表文献和ICuGI网站上的SSR引物信息,构建了同时具有哈密瓜和网纹甜瓜遗传背景的SSR分子遗传图谱,并与具有网纹甜瓜遗传背景的甜瓜图谱进行比较研究;同时利用已构建的SSR永久遗传图谱,对9个甜瓜重要农艺性状进行了QTL定位及遗传效应分析,为国际甜瓜通用遗传图谱整合和比较研究、甜瓜QTL精细定位和克隆以及分子标记辅助育种奠定基础。 本研究取得如下主要研究结果: 1)对RIL群体进行基因型分析表明,整个RIL群体纯合度为96.68%,杂合度为3.32%,因而我们得到的107个是株系间变异大而株系内性状稳定的重组自交系,同时整个RIL群体中双亲基因型(A:B)分离比基本符合理论比(1:1)。 2)共有258对SSR引物在双亲上表现出稳定的多态性,多态率为13.37%。其中gSSR引物的多态率10.22%,EST-SSR引物的多态率15.62%。其中来源于甜瓜引物的多态率16.25%,来源于黄瓜引物的多态率2.26%,来源于西瓜引物的多态性率为2.29%。 3)利用JoinMap3.0软件进行连锁分析,最终构建了一张由22个连锁群组成,包含201个SSR标记,1个白粉病抗性基因标记的哈密瓜分子遗传图谱。图谱总图距为977.153cM,标记间的平均距离为4.837cM。22个连锁群长度2.895～90.021cM,标记位点数3～20个,平均标记间距0.965～8.319cM。标记位点数最多的为LG3连锁群,包括20个SSR标记;标记位点数最少的为LG18连锁群,只有3个SSR标记。平均标记间距最大的连锁群为LG19,间距达8.319cM。平均标记间距最小的连锁群为LG18,间距为0.965cM。两个标记间隔最大为22.206cM,位于LG2连锁群上的MU5035与MU3494。 4)对258对多态性SSR引物进行χ2检测分析,发现有47个标记位点表现为偏分离(p0.05),占总标记位点数的18.22%。在所有偏分离标记中,34个标记达到极显著水平,比率达72.34%。其中偏向母本K7-2比率为80.85%,偏向父本K7-1的为19.15%。40个偏分离标记定位于12个连锁群上,共检测到8个SDRs。在同一个SDR中,所有位点的偏离方向相同。在8个SDRs中,除SDR-6偏向父本K7-1外,其余七个热点区域均偏向母本K7-2。LG13和LG15两个连锁群上偏分离标记比例高达75%和87.5%。此外,位于SDR-4和SDR-7的偏分离标记均达到极显著水平。 5)对已定位的90条SSR-EST(不计功能未知的EST)进行了功能分析。根据国际通用的基因功能分类标准Gene Ontology (Go,Http://www. Gene Ontolog.org),发现定位于图谱中的EST分子功能以催化活性和绑定功能为主,如锌指结合蛋白、蛋白绑定、RNA绑定、DNA绑定、离子绑定以及转录调控、酶活性调控等;涉及的生物过程包括调控、发育、生物间互作、各种刺激反应以及新陈代谢和信号转导过程。 6)将哈密瓜与Fernandez-Silva(2008)网纹甜瓜遗传图谱比较分析,发现来自Fernandez-Silva图谱中的59个SSR标记在本研究作图亲本中表现多态性,其中46个多态性标记被定位于已经构建的遗传图谱。两个图谱中共同SSR标记数目比例为22%;哈密瓜图谱的17个连锁群与Fernandez-Silva图谱具有线性关系。其中3个连锁群(LG5、LG7、LG16)与Fernandez-Silva图谱中的连锁群(Ⅶ、Ⅷ、Ⅱ)呈一、一对应关系,9个共同SSR标记的顺序和距离基本一致。14个连锁群与Fernandez-Silva的图谱中的7个连锁群呈对应关系,共有37个相同的SSR标记。 7)利用已构建的图谱,采用MQM作图法,对9个重要农艺性状进行QTL定位及遗传效应分析。共检测到16个QTLs,分布在6个连锁群上。除果肉厚度未检测到QTL外,其余性状均检测到1～4个QTLs。控制果实纵径、果实横径和单果重的部分QTLs集中在LG1和LG4连锁群上;控制内糖和外糖的QTLs(qFSC-3和qRSC-3)均位于LG3连锁群上,表明功能相似的性状或相互关联的性状,其QTL位点常常分布于相同的连锁群的相同或相近的位置。