黄瓜叶色控制基因v-1的精细定位及克隆

叶色突变体是开展光合系统结构、基因功能及其调节机制研究的理想材料，近年来对水稻、拟南芥等植物叶色突变体的深入研究表明，叶色突变体在高光效育种及标记性状利用中也具有重要的应用价值。由于缺乏合适的试验材料和必要的基因组学研究基础，目前黄瓜叶色突变体的研究还未深入到叶色控制基因本身，未从分子水平揭示叶色突变发生的机理。黄瓜全基因组序列测定的完成及后续100份核心种质重测序的开展为快速克隆目的基因提供了条件。本项目以本所独有、稳定遗传的黄瓜叶色突变体v-1为试材，充分利用全基因组序列及重测序信息，快速实现v-1基因的精细定位和克隆，进而研究该基因在叶色突变形成中的功能。对于明确叶绿素合成代谢的调控机制具有重要意义，同时也为黄瓜高光效品种选育提供理论依据。

在黄瓜中，叶色突变体是开展光合系统结构、基因功能及其调控机制研究的理想材料，近年来对水稻、拟南芥等植物叶色突变体的深入研究表明，叶色突变体在高光效育种及标记性状利用中也具有巨大的应用价值。由于缺乏合适的试验材料和必要的基因组学研究基础，目前黄瓜叶色突变体的研究还未深入到叶色控制基因本身，未从分子水平揭示叶色突变发生的机理。黄瓜全基因组序列测定的完成及后续100份核心种质重测序的开展为快速克隆目的基因提供了条件。. 本研究以本所独有、稳定遗传的黄瓜叶色突变体9110Gt为试材，利用欧洲类型的9110Gt雌性系（含叶色突变基因v-1）与华北保护地类型的9930纯合自交系（全基因组测序材料）杂交、自交后获得674个单株的F2代群体。对叶绿体超微结构、叶色素含量等进行研究，并充分利用全基因组测序以及重测序信息，快速实现v-1基因的精细定位和克隆，及候选基因的表达分析。具体结果如下：. 1．叶绿体超微结构观察结果表明，黄化期叶色突变体9110Gt叶片的叶绿体结构发育不完整，代谢能力弱，光合性能低，同化产物少。基粒片层数少是引起叶色突变体9110Gt叶绿素含量减少并最终导致叶色黄化的主要原因。. 2．突变体叶色黄化期光合色素的含量均低于正常株，叶色变浅主要是因为总叶绿素含量降低引起的，与类胡萝卜素无关。. 3.将v-1基因精细定位在6号染色短臂上41.6Kb物理距离内，两侧翼标记遗传距离分别为0.11和 0.21 cM，该区间发现6个候选基因，其中基因ORF1为环核苷酸离子通道蛋白，Real-time PCR分析表明该基因在绿色叶片亲本9930的表达量显著高于9110Gt，根据现有结果认为ORF1为目的候选基因，定名为CsaCNGCs.该基因控制栽培黄瓜中叶绿体发育及叶绿素合成。