脱落酸途径调控西瓜果实成熟及品质进化

目的与意义:西瓜是一种非呼吸跃变果实,经过漫长的进化,由不能正常成熟的野生西瓜进化成现代栽培西瓜.但是,西瓜的进化机制及脱落酸在进化中的作用机制尚不明确.以栽培西瓜(‘97103’)、半野生西瓜(‘PI179878’)及野生西瓜(‘PI296341’)为研究材料,测定不同西瓜品种成熟过程中游离态及结合态ABA的含量,并利用课题组已经建立的西瓜不同发育时期的转录组数据,对西瓜果实成熟过程中ABA代谢相关基因及ABA信号途径相关基因进行分析,探索脱落酸在西瓜果实成熟过程中的作用.

普通西瓜3个变种45S rDNA和5S rDNA的染色体定位

【目的】为了探明普通西瓜种(Citrullus lanatus)3个变种间的亲缘关系和进化与驯化过程,【方法】利用双色荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH),将核糖体45S rDNA和5S rDNA在11份栽培变种(Citrulluslanatus subsp.vulgaris)、2份Egusi变种(C.lanatus subsp.mucosospermus)和3份Citroides变种(C.lanatus subsp.lana-tus)有丝分裂中期染色体上进行了定位研究。11份栽培变种西瓜和2份Egusi类型西瓜都含有2对45S rDNA位点和1对5S rDNA位点,3份Citroides变种都含有1对45S rDNA位点和2对5S rDNA位点。【结果】结果表明,普通西瓜种3个变种内部各基因型间具有相同的45S rDNA和5S rDNA分布模式,栽培变种和Egusi变种具有相同的分布模式,但它们均与Citroides变种存在明显差异,说明栽培变种与Egusi变种之间的亲缘关系更近一些。【结论】rDNA序列分布分析为在分子细胞学水平开展栽培西瓜的进化与驯化分析提供了证据。

西瓜YUCCA基因家族鉴定及在果实成熟过程中的表达分析

以栽培西瓜自交系97103为试材,测定不同发育时期果肉及果皮中游离态吲哚-3-乙酸(IAA)含量。结果显示:果实发育后期,果肉中IAA含量显著上调,果皮中IAA含量则一直保持较低水平,推测果肉中IAA可能对西瓜果实成熟与含糖量积累起重要作用。利用生物信息学手段,鉴定了西瓜生长素合成色氨酸依赖途径限速酶基因家族YUCCA,并对其在果肉与果皮组织的表达水平进行q RT-PCR检测。结果表明:西瓜YUCCA基因家族包含10个成员,所有YUCCA基因均含有FMOs保守结构域,聚类分析表明其分为两大类。基因结构分析显示这些基因包含2～5个外显子。Cl YUCCA4、Cl YUCCA6、Cl YUCCA10b及ClYUCCA10c等4个YUCCA基因在西瓜果肉中表达,且都在果实发育后期表达明显上调。Cl YUCCA4及Cl YUCCA10c在果肉与果皮中的表达量变化与IAA含量变化趋势一致,且在其他组织中几乎检测不到表达,推测其可能参与调控西瓜果实的成熟。

生长素酰胺水解酶基因在西瓜果实发育过程中的表达

生长素在植物果实发育与成熟过程中发挥重要作用,但生长素调控西瓜果实发育与成熟的分子机制尚不十分清楚。以含糖量低的野生西瓜PI296341-FR与含糖量高的栽培西瓜97103为试验材料,测定并比较了栽培与野生西瓜果实发育不同时期果实整组织游离态IAA的含量。结果表明:果实游离态IAA的含量随西瓜果实发育而上升,在授粉后18d达到峰值,后期逐步下降。含糖量高的栽培西瓜果实游离态IAA的含量在果实发育的各个阶段,均显著高于含糖量低的野生西瓜,说明果实游离态IAA的积累可能与果实成熟及含糖量积累相关。已有研究表明生长素酰胺水解酶(IAA-Leucine Resistant1-like Hydrolase,ILR1-like hydrolase,ILL)通过催化结合态生长素释放游离态生长素,是游离态生长素积累的限速酶。在西瓜全基因组上对ILL基因家族进行了系统进化树分析,通过qRT-PCR检测了西瓜各个组织的表达情况,发现西瓜果肉中只有4个ILL基因表达,并且栽培西瓜果肉中这4个基因的表达量均显著高于野生西瓜,其中,Cla017661在栽培西瓜果肉中的表达量最高,且与果实游离态IAA的含量变化趋势正相关,推测该基因对栽培西瓜游离态IAA的积累起关键作用,进而调控了西瓜果实的发育与成熟的进化。

基于四个遗传群体的西瓜整合图谱构建及重要经济性状QTL定位

目的与意义:人们长期对于现代栽培西瓜优良性状的选育使得西瓜遗传基础变得狭隘.野生亚种是西瓜育种中优异基因的重要来源,但将野生亚种中的优良性状基因转入到现代栽培西瓜中的成功率很低.由于缺乏高质量的遗传图谱致使分子标记辅助选择(MAS)在西瓜中的应用尚未实现,难以在图谱之间进行整合和比较分析.本研究的目的是整合现有的利用单核苷酸多态性(SNP)和简单重复序列(SSR)标记构建西瓜整合遗传图谱.

乙烯合成酶基因CitACS4突变导致西瓜雄花完全花同株性型

目的与意义:乙烯在葫芦科作物性别决定过程中起着至关重要的作用,乙烯合成酶基因ACS突变导致黄瓜和甜瓜雄花完全花同株性型产生,然而在西瓜雄花完全花同株性型产生过程中该基因是否具有同样作用仍不清楚.通过对心皮原基特异表达的西瓜乙烯合成酶基因CitA CS4进行基因功能验证,以期明确西瓜雄花完全花同株性型产生的原因,为西瓜的基因改良提供理论基础.

西瓜液泡糖转运蛋白是西瓜含糖量QTL区间的主效基因

目的与意义:西瓜(Citrullus lanatus)果实中的可溶性糖积累是西瓜长期驯化过程中主要品质性状之一.目前,关于西瓜中糖转运蛋白是如何调节果实中各种糖积累的这一机制尚不清楚,特别是像西瓜这种储存高浓度蔗糖的作物.笔者旨在缩小已报道的糖含量QTL的区间,以及构建超高密度SNP遗传图谱来确定QBRX2-1 QTL的决定基因,并阐明西瓜驯化过程中糖分积累的分子机制.

西瓜基因组框架图谱绘制与20份代表性资源重测序研究

目的与意义:西瓜是一种重要的葫芦科作物,占全世界蔬菜生产面积的7%.经过长期人工选育,西瓜遗传多样性变的十分狭窄,已成为西瓜品种改良的瓶颈.本研究以东亚类型高品质西瓜品种‘97103’为材料进行西瓜全基因组序列分析,并开展20份代表性西瓜资源的基因组重测序分析,以明确西瓜基因组结构和进化历程,阐明果实品质和维管束信号传导等重要生物学过程的分子机制.

栽培西瓜与野生西瓜果实发育过程中的转录组比较分析

目的与意义:西瓜是一种重要的水果作物,但其果实发育和成熟的分子机制尚不清楚.为了更好地了解导致其果实发育差异的遗传基础,对栽培西瓜自交系‘97103’和野生种质‘PI296341-FR’进行比较果实转录组分析,并对果实发育过程中特别的代谢产物进行综合分析,以便为深入了解西瓜果实品质形成和成熟过程中的基因表达调控网络提供依据.

西瓜高密度遗传图谱的构建及基因组Scaffolds定位

目的与意义:现代西瓜品种的遗传基础较窄,然而西瓜中有几个亚种具有广泛遗传多样性,它们可以成为改良西瓜品种的有用种质资源.当前西瓜基因组资源和遗传图谱有限,并需要开发一种可用于鉴定西瓜染色体的细胞遗传学图谱,其能够划定栽培西瓜与其它相关的西瓜属植物之间存在的结构差异.现如今,还没有任何关于西瓜基因组序列的高密度遗传连锁图谱的报道,致使西瓜在不同品种之间遗传多样性较低.所以,构建高密度的西瓜遗传连锁图谱成为当下之需.