甜瓜CmGLK转录因子调控果实品质的遗传网络解析

【目的】解析甜瓜CmGLK转录因子调控果实品质的调控网络,为甜瓜果实品质改良提供理论基础。【方法】以甜瓜HB42(WT)及其Cmglk基因近等基因系glk-NIL(NIL)为试材,对其自交授粉后30 d成熟果实的果肉进行转录组学和代谢组学分析。【结果】与甜瓜果实品质相关的草酰乙酸、磷酸二羟基丙酮、3-磷酸-D-甘油酸、熊果苷、D-葡萄糖-1,6-二磷酸、9,10-环氧十八烯酸、12,13-环氧-9-十八碳烯酸等代谢物均在NIL中下调表达。转录组学数据表明,参与三羧酸循环途径的苹果酸脱氢酶基因(MDH)、E2亚基氧化戊二酸脱氢酶2基因(E 2-OGDHzhe2)在NIL中下调表达;参与糖酵解途径中的多数关键基因在NIL中下调表达,仅有丙酮酸脱氢酶基因(PDHA)、叶绿体醛酮还原酶基因(CHLAKR)、醛酮还原酶基因(AKR 4C9)、丙酮酸激酶基因(PK)4个基因在NIL中上调表达;与可溶性糖相关的β-葡萄糖苷酶15基因(BGLU 15)、β-葡萄糖苷酶12基因(BGLU 12)、β-葡萄糖苷酶45基因(BGLU 45)、β-葡萄糖苷酶42基因(BGLU 42)关键基因在NIL中下调表达;参与亚油酸代谢途径中的9个脂氧合酶基因(LOX),其中5个在NIL中是上调表达的,4个在NIL中都是下调表达的。【结论】GLK转录因子可能通过调控可溶性糖和有机酸的代谢,从而影响甜瓜果实品质,初步解析了甜瓜CmGLK转录因子调控果实品质形成的遗传调控网络。

分子标记辅助构建甜瓜CmGLK近等基因系

黄绿叶色突变体是研究叶绿体发育和光合能力的重要材料,前期精细定位到一个控制叶色的CmGLK基因。为了更好地研究其功能,以黑皮甜瓜自交系HB42为轮回亲本,黄绿叶色突变体M68为供体亲本;利用与黄绿叶色共分离的cmglk-dCAPS1标记为前景选择标记,及163对在亲本间多态性好、染色体上分布相对均匀的SSR标记为背景选择标记,构建了HB42遗传背景下的cmglk近等基因系,并对其表型进行分析。结果显示,在回交两代后的入选群体平均背景回复率超过非选择条件下的理论值,BC1F1和BC2F1世代最高背景回复率单株分别为81.63%、93.98%。背景回复率最高的3个BC2F2代cmglk纯系植株的表型显示其叶色表型均为黄绿色,成熟期果实大小和含糖量与野生型相比也显著下降。

分子标记辅助构建甜瓜矮化基因Cmerecta近等基因系

前期通过图位克隆的方法精细定位到一个控制节间长度的CmERECTA基因,并开发了一个和甜瓜矮化共分离的标记Cmerecta-dCAPS2。为了进一步研究其功能,以甜瓜自交系TopMark为轮回亲本,矮化自交系M406为供体亲本,利用Cmerecta-dCAPS2为前景选择标记,对筛选出的102对在亲本间多态性好、染色体上分布相对均匀的SSR标记为背景选择标记,在TopMark遗传背景下构建Cmerecta近等基因系,并统计分析其表型。结果显示,BC1F1和BC2F1世代最高背景回复率单株的背景回复率分别为80.61%、98.57%。背景回复率最高的3个BC2F2代Cmerecta纯系植株的表型显示其株高均为矮化,叶片变圆。该近等基因系可作为后续研究甜瓜矮化基因CmERECTA的调控机理以及应用的基础材料。