黄瓜性别决定基因遗传规律、分子标记及应用

摘要

本研究以不同性别类型的黄瓜高代自交系、近等基因系、重组自交系及不同性别类型的黄瓜高代自交系为亲本6个世代杂交组合为材料，较详细研究了黄瓜性别决定基因的遗传规律、黄瓜EIN3基因的SNP、RFLP-BfmⅠ分析及与性别表达关系、黄瓜性别决定基因的分子标记及分子机理、不同药剂处理对强雌性基因型黄瓜性别表达的影响、强雌性材料的选育及应用。结果分述如下： 1、黄瓜性别决定基因遗传规律的研究黄瓜两性花基因的研究：选取雌性系与两性花系的性型之间的杂交组合及F1、F2、BC1P1和BC1P2代性型观察，统计分析表明黄瓜的两性花性状由单隐性基因控制，与前人的研究结果相同。 黄瓜雌性基因的研究：选取雌性系与雌雄同株系的性型之间的杂交组合及F1、F2、BC1P1和BC1P2代性型观察，统计分析表明黄瓜的雌性性状由单显性基因控制，与前人的研究结果相同。 两个新发现的黄瓜性别决定基因的遗传规律的研究：选取黄瓜两个雌雄同株型的强雌性高代自交系材料与普通雌雄同株、两性花株、纯雌株高代自交系材料杂交，通过对F1、F2、BC1P1和BC1P2代性型观察，统计分析表明：两个雌雄同株型的强雌性分别由一对不完全显性和一对隐性基因控制，暂定名为Mod-F1和mod-F2,它们是新发现的黄瓜性别表达的两个基因，能增强黄瓜植株雌性的表达，与F和M基因独立遗传。 2、不同药剂处理对强雌性基因型黄瓜性别表达的影响。 以两种诱雄剂赤霉素(GA3)、硝酸银(AgNO3)和两种诱雌剂乙烯利(Ethylene)、生长素(IAA)在3叶苗期涂抹黄瓜植株幼叶，处理三次，每次处理相隔7天，观察其花的性别表达及着生位置的变化。结果表明：诱雄剂硝酸银和赤霉素显著地或极显著提高第一雌花节位、雌花数、雌花簇生性及连续雌花起始节位，显著增加了雄花数和雄花节位数。诱雌剂乙烯利与对照比显著提高第一雌花节位、雌花簇生性和连续雌花起始节位，而对雌花数和20节内雌花节位数无显著影响，极显著提高了第一雄花节位，降低了雄花数和雄花节位数；诱雌剂生长素对该基因材料不但没有很明显的诱雌效果，反而提高了植株的连续雌花的起始节位、雄花数、雄花节位数。诱雄剂处理没有改变此基因型的性别表达的基本特性。 3、黄瓜EIN3基因的SNP、RFLP-BfmⅠ分析及与性别表达的关系。 不同性型黄瓜CsEIN3基因的725bp编码区有14个SNPs，平均51bp发现一个SNP。检出率为1.96﹪。其中酶切位点突变有3个，且发现编码区的SNPs有八个突变导致了氨基酸改变，黄瓜WI1983H品种的基因序列被命名为CsEIN3,核苷酸序列长725bp，分别编码241个氨基酸残基，已成功登录GenBank，登陆号如下：CsEIN3为AY973275。建立了一个RFLP-BfmⅠ的酶切体系，发现其只有在两性花株WI1983H中出现特异的酶切条带。 4、黄瓜雌性性状主控基因CsACS1G基因的分析及其定位。 以不同性别类型的黄瓜为研究材料，通过针对CsACS1G基因设计的特异SCAR引物分析了CsACS1G基因与F基因以及雌性性状之间的关系，并对CsACS1G进行了定位。结果表明：CsACS1G基因对具有F基因的不同性型植株的特异性的确存在，CsACS1G与CsACS1基因的差异主要在启动子区。利用北京蔬菜研究中心的重组自交系构建的黄瓜连锁图谱，成功将CsACS1G基因特异的SCAR标记定位(CsACS1G-SCAR_430)在第10连锁群上。 5、与黄瓜性别基因相关的分子标记的研究。 以不同性别类型的黄瓜高代自交系为材料，根据Genbank中提供的乙烯合成、信号转导有关基因序列、花器官发育相关的黄瓜性别决定蛋白基因、AGMOUS同源异型基因、前人报道的与性别表达相关的RAPD和ISSR引物，采用PrimerPremier5.00专业引物设计软件设计可能与性别表达有关特异引物，结果表明：仅有ACS1号引物对(引物序列1为：ACS-F1，5'-ATTCAGATGGGT-3'；ACCS-R1，5'-GCCAAAGCTCGACAT-3')、CsACS1G-SCAR引物(引物序列1为：ACS-F1，5'-TTAACTACTTCGGACGGGCATAG-3'；ACCS-R1，5'-AGGTGTTCAGCAAACATAGGGTG-3')及RAPD引物S12的对不同性别类型的黄瓜DNA的PCR扩增产物表现出明显的多态性。F基因和性别表达有关的ACS280、CsACS1G-SCAR_430两个分子标记在一个连锁群上，与S12280标记不在一个连锁群上，与ACS_280、CsACS1G-SCAR_430连锁距离分别为31.4、10.0cM，在不同的群体上进一步证明了F基因与CsACS1G基因连锁，同时从分子水平间接证实强雌性基因Mod-F1,mod-F2不是F基因的等位基因。 6、强雌性材料选育及白黄瓜Xy2品种选育。 Xy2品种是以株洲攸县地方白黄瓜中系统选育的97-17强雌性系为母本，以浏阳白黄瓜自交系为父本配制而成的一代杂交种。早熟，植株生长势旺盛，叶色浓绿，第一雌花节位平均5～6节，雌花节率高，瓜条白色或白色缀绿条纹，瓜长28～35cm，单瓜重250～350g，园柱形，果型整齐，瓜条顺直，腔小肉厚，商品性佳。耐贮藏，运输，贮藏中不会出现大头瓜现象，货架期长。抗霜霉病、疫病、枯萎病，适宜湖南、湖北、四川、江西、浙江春大棚和春露地栽培。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：中文缩写

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章文献综述及前言

第二章黄瓜性别决定基因遗传规律的研究

第三章不同药剂处理对强雌性基因型黄瓜性别表达的影响

第四章黄瓜EIN3基因的SNP、RFLP-BfmⅠ分析及与性别表达的关系

第五章黄瓜雌性性状主控基因CsACS1G基因的分析及其定位

第六章与黄瓜性别决定基因相关的分子标记的研究

第七章强雌性基因材料的应用-Xy2品种的选育

第八章结论、创新点及进一步研究计划

致谢

作者简介

攻读博士学位期间取得的学术成果