基于SSR标记的甜瓜品种(系)DNA指纹图谱库的构建

【目的】建立甜瓜品种的DNA指纹图谱数据库,实现对甜瓜品种进行快速、准确的鉴定。【方法】应用SSR分子标记技术,首先利用20份具有代表性的甜瓜品种(系)筛选SSR引物,然后对105份不同甜瓜品种(系)进行指纹图谱的构建。【结果】从1 219对SSR引物中筛选出18对引物为105份材料形成了多态性的指纹图谱,其中每对引物可以检测到4—14条数目不等的多态性条带,平均为9条;多态性信息含量(PIC)平均为0.68,变化范围为0.55—0.82。105份材料间的相似系数为0.70—0.99。利用这18对SSR核心引物构建的指纹图谱库能够有效区分所有供试材料,并且为每份材料建立了一份独特的指纹图谱。【结论】SSR标记适于构建甜瓜品种(系)的DNA指纹图谱库,可为甜瓜品种鉴定提供依据。

甜瓜品系主要性状相关性和主成分分析

试验采用相关性分析和主成分分析方法对供试甜瓜品系主要性状进行比较分析。各性状间相关性分析结果表明,薄皮甜瓜含糖量与分枝数、茎粗呈极显著正相关;单果重与定植到雌花开放时间呈显著正相关。厚皮甜瓜含糖量与分枝数呈极显著正相关,与坐瓜率呈极显著负相关。单果重与坐瓜节位和单株结果数呈显著负相关。主成分分析结果表明,选育含糖量高的甜瓜组合时,注意选择植株生长势强、分枝性强的品种,同时也要兼顾生育期和坐果率。选育产量高的甜瓜组合时,要注意选择坐瓜节位低、生育期长、坐果能力强的品种。

基于CAPS标记的西瓜果实与种子相关性状QTL分析

【目的】基于西瓜全基因组重测序数据,挖掘SNP位点并将其转变为CAPS标记,构建遗传连锁图谱,对西瓜果实与种子相关性状进行QTL分析,为西瓜果实与种子相关性状主效基因精细定位及克隆奠定理论基础。【方法】以普通栽培西瓜品系(Citrullus lanatus ssp.vulgaris)‘W1-1’和黏籽西瓜品系(Citrullus lanatus ssp.mucosospermus)‘PI186490’为亲本杂交获得F_1代,以‘W1-1’为轮回亲本,构建BC_1P_1群体。采摘成熟果实,对每个西瓜果实中心及边缘可溶性固形物、中心及边缘果肉硬度、种子百粒重、种皮底色进行调查及数据分析。对亲本材料进行覆盖度约为20×的全基因组重测序,用BWA、SAMTOOLS及VCFTOOLS等软件比对并检测亲本材料在全基因组范围内的SNP位点。运用SNP2CAPS软件选择7种在西瓜基因组上具有丰富酶切位点的限制性内切酶,对包含SNP位点的序列进行酶切位点分析,转化CAPS标记。选取全基因组范围内均匀分布的450个CAPS分子标记,筛选多态性CAPS标记,对BC_1P_1群体内225株分别进行基因分型,使用QTL Ici Mapping及Windows QTL Cartographer V2.5等软件进行遗传图谱的构建和西瓜果实与种子相关性状的QTL分析。【结果】在两亲本间共获得SNP位点751 532个,根据7种限制性内切酶位点信息共开发了450个CAPS分子标记,筛选出其中具有多态性的200个CAPS标记,在225株BC1P1群体构建一张包含11个连锁群(分别对应11条染色体)的遗传连锁图谱,覆盖长度1 376.95 c M,标记间的平均遗传距离为6.88 c M。QTL分析定位到与果实与种子相关性状QTL位点15个,其中包括中心可溶性固形物含量相关位点3个(CTSS2.1、CTSS2.2、CTSS8.1);边缘可溶性固形物含量相关位点1个(ETSS2.1);中心果实硬度相关位点3个(CFF6.1、CFF6.2、CFF8.1);边缘果实硬度相关位点2个(EFF6.1、EFF6.2);种皮底色相关位点4个(SCC8.1、SCC8.2、SCC8.3、SCC8.4);种子百粒重相关位点2个(SHW6.1、SHW9.1)。15个QTL位点的贡献率范围为5.25%—74.59%,贡献率大于15%的位点有5个(CTSS8.1、SCC8.1、SCC8.2、SCC8.3、SCC8.4)。【结论】共开发出SNP位点751 532个,QTL分析检测到西瓜果实与种子相关性状QTL位点15个,其中主效QTL位点5个,分别为果实中心可溶性固形物及种皮底色相关位点(CTSS8.1、SCC8.1、SCC8.2、SCC8.3、SCC8.4),为进一步精细定位及克隆西瓜果实与种子优良性状基因奠定了基础。

甜瓜果实相关性状QTL分析

以美国厚皮甜瓜品系ms-5为母本,中国薄皮甜瓜品系HM-1为父本,配置杂交组合,构建含有189个单株的F2:3群体,对两亲本高通量重测序开发CAPS标记,构建包含159个标记、12个连锁群的遗传连锁图谱,该图谱覆盖基因组长度为1 771.53 cM,标记间平均距离为11.35 cM。应用复合区间作图法对甜瓜果实单果重、果实长、宽、果形指数、果肉厚度作QTL分析,共检测到与果实性状相关QTL位点18个,分布在第2、4、5、6和7染色体上,LOD值为2.82~18.78,可解释2.68%~79.40%表型变异率。检测到7个与果形指数相关QTL位点,分别为FS2.1、FS4.1、FS6.1、FS6.2、FS7.1、FS7.2、FS7.3,果形指数QTL位点FS6.1位于B0610和E0623两个标记之间,两标记间遗传距离为0.27 cM,LOD值为6.14,解释5.72%表型变异率,通过基因序列比对QTL FS6.1位于甜瓜基因组scaffold00027上,基因注释结果发现,该区域有26个候选基因。

西瓜果实总糖含量QTL分析

【目的】为了探讨西瓜果实中总糖含量的遗传规律并找到与总糖含量相关的QTL位点,【方法】以高糖品系‘花园母本’为母本,低糖品系‘LSW-177’为父本,配制杂交组合,构建含有180个单株的F2代群体,分别测量成熟西瓜果实中心和边缘部分果糖、蔗糖和葡萄糖含量,并将3者之和相加作为总糖含量进行遗传图谱构建及QTL分析。【结果】构建的遗传连锁图谱共包含45个SSR标记,分属于13个连锁群,覆盖基因组长度为547.3 cM,标记间平均距离为12.44 cM,检测到与中心和边缘总糖含量相关的QTL位点各一个,均为加性遗传效应,贡献率分别为6.56%、7.90%,分布在第3、12连锁群上,LOD值分别为3.1、3.29,找到与中心和边缘总糖含量紧密连锁的标记4个(MU8184-3、MCPI-12、TJ116、MU8558-3),该研究结果为进一步开展西瓜糖含量相关基因定位和克隆研究提供理论依据。【结论】西瓜果实总糖含量为数量性状遗传,由多基因共同控制,中心部分总糖含量QTL位点表现为正向加性效应,边缘部分总糖含量QTL位点表现为负向加性效应。

西瓜糖含量相关性状的QTL分析

以高糖西瓜品系花园母本为母本、低糖西瓜品系LSW-177为父本配制杂交组合,构建含有125个单株的F2S7重组自交系群体(RILs),利用CAPS分子标记构建了1张包含245个CAPS标记、11个连锁群的遗传连锁图谱,该图谱覆盖基因组长度2423.9c M,标记间的平均距离9.9c M。采用复合区间作图法对西瓜糖含量相关性状进行QTL分析,定位到与可溶性固形物相关的QTL4个,表型贡献率分别为14.80%、11.50%、32.10%、8.60%;与果糖相关的QTL3个,表型贡献率分别为8.80%、20.50%、9.50%;与蔗糖和葡萄糖相关的QTL各1个,表型贡献率分别为11.34%、24.10%。这9个QTL均表现为对糖含量的正加性效应,表明系高糖西瓜品系花园母本提供了对糖含量的贡献。

不同甜瓜品种含糖量差异分析

以"28-白皮"、"甜帅"、"菜瓜"、"特大绿麻瓜"、"玉脆×3-2-2"、"日本甜宝"、"东甜001"、"华抗王"、‘Topmark’、"白雪公主"、"北亚绿麻瓜"、"红瓤酥"、"红城脆"、"26-黄白皮"、"东甜002"、"过路白"、"新龙甜"、"珍珠"等18个甜瓜品种为试材,通过测定不同品种甜瓜的还原糖、果糖、葡萄糖的含量,比较分析不同品种间各糖分含量的差异。结果表明:"珍珠"与所有品种在还原性总糖、果糖及葡萄糖差异分析中,均表现为显著或极显著差异。根据3种含糖量的差异分析结果进行聚类分析,18个甜瓜品种分为2类,第1类种含有17个甜瓜品种,第2类只有"珍珠"1个品种,说明其在含糖量这一指标上与其它甜瓜材料具有较大差异。

甜瓜重组自交系群体第1雌花开花期遗传分析

以美国早花厚皮甜瓜品系WI998为母本(P1),中国晚花薄皮甜瓜品系3-2-2为父本(P2)杂交所得的包括185个家系的重组自交系(RIL)群体为试验材料,通过RIL群体主基因+多基因混合遗传模型分析法,研究不同季节第1雌花开花期(DFF)的遗传特点。结果表明:春秋两季第1雌花开花期遗传均受2对重叠性主基因+加性多基因模型(E_1_8)控制,春季主基因遗传率为77.05%,多基因遗传率为22.44%;秋季主基因遗传率为72.38%,多基因遗传率为27.52%。表明甜瓜DFF主基因遗传力大于多基因遗传力,DFF主要受主基因控制,并在不同季节遗传稳定。

西瓜果实发育过程中番茄红素积累变化及相关酶基因表达

为研究西瓜果实发育过程番茄红素含量变化与相关酶基因表达关系,以LSW-177(红瓤)和COS(浅黄瓤)为材料,通过高效液相色谱法(HPLC)测定从坐果到过熟7个不同时间点果肉组织番茄红素变化,利用荧光定量PCR测定相应时期相关酶基因表达量变化。结果表明,LSW-177(红瓤)授粉后16 d,番茄红素开始逐渐积累,果实转色期(授粉后24 d)番茄红素迅速积累,成熟期(授粉后40 d)达到峰值,随后下降。而COS(浅黄瓤)整个发育过程均未检测到番茄红素积累。四种相关酶基因表达量两品种间存在差异。番茄红素积累与Psy1基因表达呈显著正相关,与Lcyb基因表达呈显著负相关。结合Psy1和Lcyb基因两品种间表达差异,特别是果肉转色期差异分析,推测Psy1和Lcyb基因是西瓜形成番茄红素关键基因。通过基因序列分析,浅黄瓤西瓜中Psy1基因内含子有缺失;两品种Lycb基因间有3个SNP位点,存在两个蛋白差异。

西瓜子叶再生体系的初步建立

以西瓜品种‘华抗王’无菌苗子叶作为外植体,以MS为基本培养基,对西瓜植株再生的条件进行了研究。结果表明:子叶芽诱导的最佳培养基为MS+6-BA 3.0 mg/L+NAA 0.1mg/L;最佳伸长培养基为MS+IBA 0.5 mg/L+6-BA 1.0 mg/L;最适宜的生根培养基为1/2MS+IAA 0.4 mg/L。试验初步建立了适用于西瓜遗传转化的子叶再生体系。

EMS诱变西瓜突变体库的构建及表型分析

采用1.0%诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理西瓜品系W1-17种子9h,然后对M1和M2代群体单株在叶、花、茎、育性、分支习性等方面进行表型变异观察,同时选取M2代典型变异株系,利用23对西瓜SSR引物进行分析鉴定,构建西瓜突变体库。结果表明:(1)EMS诱变使M1代幼苗形态呈现出叶畸形、叶褶皱、部分黄化、花畸形、雄花不散粉、卷须畸形、矮小、生长缓慢、不育等特异性状,获得由1 252个单株组成的西瓜突变体M1群体,群体总变异频率为18.33%。(2)M2代共筛选到205个突变植株,40种表型变异,表现在子叶性状(黄化、扭曲不对称、折叠等)、叶和茎性状(叶黄化、变小、裂刻变深,茎变细,节间变短,分支少等)、花性状(花变大,花色变浅,两性花,花瓣皱缩、部分退化、数目突变,柱头畸形,雄蕊不成熟等)和其他性状(生长缓慢、不育等)等方面,总的表型突变率达到了19.59%。(3)针对M2代10个典型变异植株,通过SSR引物分析发现有9份材料在DNA水平上有变异。本研究初步构建了含有120个M1代家系及1 051株M2代植株、40种表型变异的西瓜突变体库。

基于形态学标记及SSR标记的甜瓜主栽品种分类鉴定研究

利用形态学标记、SSR分子标记技术对市场上广泛种植的甜瓜品种进行分类鉴定。利用形态学聚类分析,得到60份材料间的相似系数为0.73-0.94,在相似系数为0.74处,60份甜瓜材料被分为2类,为薄皮甜瓜和厚皮甜瓜;在相似系数为0.77处,薄皮甜瓜按照单果质量、熟性、果皮底色、芳香气分为4组,实现初步分类。经过SSR标记聚类分析,得到60份材料间的相似系数为0.75-0.95,当相似系数为0.77时,可以将所有供试材料分为6类。利用SSR分子标记技术,为60份不同甜瓜品种构建唯一的指纹图谱。18对SSR引物,每对引物可以检测到4-11条数目不等的多态性条带,平均为8条。多态性信息含量（PIC）平均为0.71,变化范围为0.58-0.88。采用QR编码为60份甜瓜材料构建了唯一的指纹图谱。试验结果表明形态学标记对60份材料实现初步分类,SSR分子标记则能够有效地区别60份材料,并且为建立甜瓜品种的核酸指纹图谱库提供了理论数据,实现对甜瓜品种进行快速、准确的鉴定。

甜瓜种质资源苗期对枯萎病和白粉病的抗性评价

采用单一接种法和复合接种法对从国内外搜集的126份甜瓜种质资源进行苗期枯萎病和白粉病抗性鉴定。结果表明:单一接种条件下,枯萎病抗性评价结果为高抗种质7份,抗病种质42份,中抗种质61份,感病种质15份,高感种质1份;白粉病抗性评价结果为高抗种质9份,抗病种质42份,中抗种质72份,感病种质3份。复合接种条件下,筛选出甜瓜双抗种质1份,种质名称为PI164331,引自印度。通过两种接种方法相关性分析可知,复合接种鉴定结果与单一接种鉴定结果呈显著性正相关。

葫芦科作物线粒体和叶绿体基因组研究进展

线粒体和叶绿体均是植物细胞生命活动中十分重要的细胞器,其基因组独立于核基因组,表现为半自主遗传特性。葫芦科作物线粒体是目前已知植物线粒体基因组中最大、最复杂的,而叶绿体基因组却相对保守。本文使用葫芦科作物中目前已测序的线粒体和叶绿体基因组序列,通过对葫芦科作物线粒体和叶绿体基因组的结构特点、基因含量、内含子、RNA编辑、重复序列、水平基因转移等方面比较分析,重点介绍了葫芦科甜瓜属线粒体基因组父系遗传研究进展和叶绿体基因组在葫芦科作物系统发育中的应用等热点问题,以期为更好地解析葫芦科作物线粒体和叶绿体基因组的进化、遗传方式差异等科学问题奠定基础。

西瓜部分花性状相关性及多样性分析

以不同来源的39份西瓜种质资源和5份杂交1代西瓜为材料,对播种至第1雌花开放时间、第1雌花开放节位、播种至第1雄花开放时间、第1雄花开放节位、雌花间隔节位、柱头颜色、雌花两性花等7个性状进行遗传多样性分析、相关性分析及差异性分析。结果表明,7项植物学性状多样性指数平均值为1.19,第1雌花开放节位遗传多样性指数最大,为1.71,其多样性最为丰富,雌花两性花遗传多样性指数最小,为0.63。第1雄花开放节位与播种至第1雄花开放时间呈极显著正相关;第1雌花开放节位与播种至第1雌花开放时间呈显著正相关,第1雄花开放节位与第1雌花开放节位呈极显著正相关、与雌花两性花呈显著正相关,第1雌花开放节位与雌花两性花呈极显著正相关。通过差异性分析,从44份材料中筛选出4个播种至开花时间短(42 d)、第1雌花节位在7～11节、存在雌花两性花的材料——T2(‘PI278050’)、A4(‘PI278005’)、T1(‘PI278003-1’)、C6(‘PI162667-3-1’)。从试验结果得出,小果型材料开花时间早且雌花节位低。

西瓜属4个近缘种果肉代谢产物组分差异分析

以饲用西瓜(Citrullus var. citroides)‘1555、947’、药西瓜(Citrullus colocynthis)‘W1-49、W1-60’、野生西瓜(Citrullus lanatus var. lanatus)‘W1-51’和栽培西瓜(Citrullus lanatus.)‘W1-1’为试材,通过超高效液相色谱-串联质谱的广泛靶向代谢组学技术和多元统计分析,研究饲用西瓜、药西瓜、野生西瓜与栽培西瓜果肉差异代谢物。结果表明,6份西瓜材料果肉中共鉴定出580种代谢物,包括氨基酸及其衍生物、苯丙素、醇类、多酚、酚胺、核苷酸及其衍生物、花青素、黄酮、黄酮醇、黄酮类、黄烷酮、醌类、生物碱、糖类、萜类、维生素及衍生物、酚酸、异黄酮、吲哚及衍生物、有机酸及衍生物、甾体和脂质等初次级代谢物质。可知,氨基酸及其衍生物、黄酮、黄酮醇、有机酸及衍生物等差异代谢物可能与4种西瓜果肉颜色和风味等方面不同有关。研究分析西瓜属4种近缘种果肉差异代谢物,对合理利用和改良西瓜种质资源具有重要意义。

儿童股骨颈骨折后股骨头坏死的预防

为避免或减少儿童股骨颈骨折后股骨头缺血性坏死的发生，随访44例儿童股骨颈骨折，有16例发生股骨头缺血性坏死，其中Ⅰ型骨折5例，Ⅱ型骨折9例，Ⅲ型及Ⅳ型骨折各1例，发生于单纯石膏固定者4例，闭合复位经皮多钉固定后髋人字石膏固定者5例，开放复位多钉固定者6例，开放复位三翼钉固定者1例。认为股骨头缺血性坏死的发生与下列因素相关：（1）儿童股骨头血供的解剖特点，（2）骨折类型，（3）暴力所致骨折的移位程度，（4）治疗方法的选择。强调预防措施应在伤后即行实施，其中治疗方法的选择和治疗后的定期复查、延迟负重及合理的家庭护理具有重要意义。

甜瓜白粉病及其抗性分子遗传研究进展

甜瓜是世界范围内重要的水果型蔬菜,但其产量和品质严重受到白粉病的影响。选育和推广抗白粉病甜瓜新品种是从根本上绿色、环保地解决白粉病危害甜瓜生产最为有效的方法,对甜瓜白粉病菌及其寄主抗性分子遗传机制的研究是加快抗病品种选育的前提和基础。笔者综述了甜瓜白粉病病原菌种类和分布、抗性遗传和抗性基因、生理小种的鉴别、白粉病菌的基因组特征,根据研究现状展望未来研究方向,以期为甜瓜抗白粉病育种提供借鉴和参考。

利用甜瓜SSR标记分析常见葫芦科作物亲缘关系

试验以18种葫芦科作物为材料,用SSR法对其亲缘关系进行分析。结果显示:57对SSR引物共检测到240个多态性位点,平均每种引物扩增出位点4.4个,变化范围1～8个。18种葫芦科作物的遗传距离变化范围在0.1065～0.4537之间,平均遗传距离为0.227。等位基因变异的多态性信息含量(PIC)在0.2392～0.8171之间,平均为0.6326。西葫芦中的金香蕉与白西葫芦遗传距离最小,亲缘关系最近;鲍鱼瓜和WI998遗传距离最大,亲缘关系最远。甜瓜基因组SSR标记引物在南瓜、西葫芦、西瓜和丝瓜等葫芦科作物上具有一定的通用性。

西瓜果皮硬度相关性状分析

采用TA-XT Plus质构仪对5个西瓜品种成熟果实果皮作穿刺试验,并结合果皮组织石蜡切片显微观察和果皮含水量、纤维素、半纤维素和果胶含量测定,通过显微观察分析、方差分析、相关性分析,比较不同硬度果皮间差异。显微观察发现,果皮硬度较大品种外果皮细胞长宽比大、排列紧密,存在石细胞群,中果皮较厚、细胞为明显的从小到大排列方式;内含物含量测定结果表明,西瓜果皮含水量94.60%~96.35%,果胶含量0.736%~1.108%,半纤维素含量0.075%~0.640%,纤维素含量0.547%~0.855%;相关性分析表明,果皮硬度与果皮韧性呈显著正相关,相关系数为0.94,果皮硬度与果皮厚度呈极显著正相关,相关系数为0.99,果皮硬度与果实纵径、果实横径、表皮细胞长宽比、果胶含量呈正相关,但未达显著水平。西瓜果皮硬度与半纤维素含量呈显著负相关,相关系数为-0.88,西瓜果皮硬度与含水量、纤维素含量呈负相关,但未达显著水平。西瓜果皮硬度与生理性状关系较复杂,与果皮硬度紧密关联性状依次为果皮厚度、果皮韧性、半纤维素含量、果实横径、果实纵径、含水量、果胶含量、外果皮细胞长宽比、纤维素含量、外果皮厚度。