黄瓜单性结实基因Pc的精细定位与候选基因分析

黄瓜单性结实是植物果实发育生物学和设施黄瓜生产的重要性状，其分子机理是尚未解决的重要科学问题。本项目拟以鉴定得到的全雌性、非单性结实黄瓜品系XNU11（pcpc）为试材，利用4个单性结实黄瓜品系（PcPc）与其配制杂交组合和分离群体，对其非单性结实性状进行遗传分析并利用SSR标记进行分子标记初步定位。随后，利用黄瓜全基因组序列信息和扩大的分离群体，对Pc基因进行精细定位、染色体步移和候选基因区间鉴定。同时，将对所有材料不授粉、授粉条件下果实发育早期的生长素含量进行测定，明确供试材料单性结实性与生长素的关系。在此基础上，对候选基因区间的潜在基因进行生长素相关性生物信息学分析，多亲本间等位基因结构和表达情况差异分析，鉴定黄瓜单性结实基因Pc的候选基因。该结果对于最终克隆黄瓜单性结实基因，全面理解黄瓜单性结实的机制，以及我国黄瓜单性结实育种工作具有重要。

选用黄瓜单行不结实材料XNU11和单性结实材料XNP02，XNP05，XNP06配制杂交组合和分离群体，通过多年多群体分析，研究该性状的遗传规律，并对候选基因和QTL位点进行定位研究。同时还借助本课题的支持对黄瓜子房发育早期基因CsACS2进行了部分探索。获得主要研究结果如下：.1)分析了黄瓜全雌系单行不结实材料XNU11的表型特点，明确了黄瓜子房发育的分化时期，明确单性结实表型的判定时期为子房发育时期V。此时的黄瓜子房在单性不结实材料中表现为膨大期终结，未出现褪绿现象，花冠完全萎蔫；在单性结实材料中该时期后子房继续膨大。因此，明确该时期是单性结实性状判断的关键时期。同时明确黄瓜材料XNU11为全雌系单行不结实材料，黄瓜材料XNP02，XNP05，XNP06均为全雌系，单性结实材料。.2)利用XNU11与XNP02，XNP05，XNP06分别配制杂交组合和分离群体。数据分析表明，单性结实性状比较复杂，受环境影响明显。秋季种植群体表现出明显的数量性状遗传的特点。而春季数据表现为质量性状。.3)利用两组秋季群体构建两张黄瓜遗传连锁图谱。图谱覆盖度较高，标记分布均匀。图谱分别包含60个SSR标记，总图距587.8 cM和62个SSR分子标记，总图距597.5 cM。整合图谱表明，上述两图谱共线性较高，作图准确。整合后图谱包含62个SSR分子标记，总图距620.2 cM，不存在共定位的分子标记。.4)利用遗传图谱分析黄瓜单性结实QTL，表明在两个秋季群体中存在一个共同的QTL位点，pc6.1-12A/13A。该位点位于黄瓜染色体VI上，位于分子标记S6004与S6021之间，定位区间长19.5 cM（2012年秋季数据）和13.7 cM（2013年秋季数据）。该位点可以进行染色体代换系构建。.5)对春季表型数据进行质量性状基因定位，结果发现6个可能与单性结实控制位点连锁的分子标记，分别位于黄瓜染色体V的6.0 cM处，和黄瓜染色体VII的35.6~59.3 cM区段。与秋季数据数量性状QTL定位并不一致，表明环境因素可能通过不同基因对黄瓜单性结实表型发挥作用。.6)分析黄瓜子房早期发育相关基因CsACS2的功能。表明该基因可以产生乙烯，同时乙烯可以诱导该基因表达。推测可能存在以乙烯为核心的正回馈诱导表达现象，从而维持该基因在黄瓜雌花/子房发育中的“长期”表达。