醋栗番茄（Solanum. pimpinellifolium）苗期耐旱主效QTL精细定位及关键等位变异分析

Cultivated tomato is susceptible to drought, and the drought-tolerant genes in wild tomato resources provide the possibility for its drought-tolerant genetic improvement. In this study, we constructed recombinant inbred lines (RILs) using a wild species Solanum pimpinellifolium (PI 365967) and a tomato cultivar Solanum lycopersicum ‘Money maker’ as parents and evaluated their seedling drought tolerance, results showed that stable genetic drought tolerance locus existed. QTL-seq, BSR-seq and genetic linkage analysis technology will be applied to map the QTLs for seedling drought tolerance. Corresponding markers will be developed from the genetic variation information (InDel, SNP and SV) on the target QTL region by depth re-sequencing of two parents. The BCF2 populations derived from certain RILs will be genotyped by the markers of drought tolerance, combined the phenotype and genotype of the BCF2 population, the major QTL for drought tolerance will be fine mapped. The candidate genes and key alleles will be validated by gene annotation, gene expression analysis and genetic variation (InDel and SV) analysis. The results of project will provide important theoretical basis for drought tolerance molecular marker-assisted selection breeding and directional genetic improvement in cultivated tomato.

栽培种番茄对干旱敏感，番茄野生资源蕴藏的耐旱基因为其耐旱遗传改良提供了可能。本研究利用野生醋栗番茄（PI 365967）和栽培番茄品种“Money maker”为亲本构建了重组自交系群体，对其苗期耐旱性状进行了评价，发现存在稳定遗传的耐旱位点。本项目拟采用QTL-seq和BSR-seq技术结合遗传连锁分析定位苗期耐旱QTLs，通过对两亲本深度重测序检测InDel、SNP和SV等遗传变异，开发标记加密主效QTL区域。利用筛选获得的重组自交系回交后再自交构建大的回交分离群体（BCF2）,结合开发的标记在BCF2群体的基因型和表型数据精细定位耐旱主效QTL。根据精细定位物理图谱信息、基因注释、基因表达、InDel和SNP等变异，确定候选基因和关键的等位变异。研究结果将为栽培种番茄耐旱分子标记辅助选择育种和定向遗传改良奠定理论基础。

栽培种番茄对干旱敏感，干旱严重影响果实产量和品质，番茄野生资源蕴藏的耐旱基因为其耐旱遗传改良提供了可能。本项目利用野生醋栗番茄PI365967和栽培番茄品种Moneymaker为亲本构建的重组自交系群体，采用QTL-seq技术结合遗传连锁分析定位苗期耐旱QTLs，利用双亲重测序获得的InDel、SNP等变异开发标记，精细定位耐旱主效QTL，确定候选基因和关键等位变异。通过对干旱敏感和耐旱亲本进行苗期干旱和复水处理，开展转录组和代谢组分析，确定参与干旱和复水响应的功能基因和关键代谢途径。通过QTL-seq技术在1号染色体5.32 Mb区间检测到1个耐旱主效QTL候选区域，利用传统的QTL定位方法验证了候选区间，并将主效QTL定位在70.265 kb区间内，包含9个差异表达基因，将protein ECERIFERUM 1-like、RING-H2 finger protein ATL34-like和RING-H2 finger protein ATL73-like编码基因确定为候选基因，确定了基因内部关键变异位点，开发出6个KASP标记。转录组鉴定出332个干旱和491个复水响应核心基因在两种基因型中稳定差异表达，干旱和复水响应基因主要与光合作用-天线蛋白、氮代谢和MAPK信号通路有关。转录因子ATHB-12、NAC29和热激转录因子A-6b-like等可能对番茄水响应至关重要。24,30-二羟基-12（13）-烯丙醇、咖啡酰山楂酸、5'-单磷酸腺苷和鸟苷为干旱和复水处理两种基因型关键代谢物。参与代谢途径、次生代谢产物生物合成、氨基酸生物合成和ABC转运蛋白通路的38个基因对番茄水分响应具有重要意义。研究结果为番茄耐旱分子标记辅助选择育种和定向遗传改良奠定理论基础，为解析番茄耐旱和复水响应调控机制奠定基础。