黄瓜单性结实相关基因表达分析及主效QTL的初步定位

【摘要】黄瓜(CucumissativusL.)是葫芦科中一种重要的经济作物,在世界各个地区广受欢迎。据联合国粮食及农业组织(FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNations,FAO)统计数据显示,2011年中国黄瓜产量为4736万吨,产值达到91亿美元,远远高于世界其他国家。单性结实作为设施专用黄瓜新品种选育的重要目标性状,其研究具有重要的现实意义。本研究主要从基因转录水平和分子标记两个角度对黄瓜单性结实性状进行研究,旨在全面深入的了解黄瓜单性结实性状。1.黄瓜细胞分裂素合成关键酶IPT基因家族序列特征及其表达分析为了分析黄瓜IPT家族基因,以及黄瓜IPT基因CsIPT与果实发育的关系,以黄瓜单性结实自交系‘EC1’和非单性结实自交系‘8419s-1’为试材,应用荧光定量PCR技术,在分析不同器官中CsIPT表达特征的基础上,寻找果实发育中的功能基因,进一步分析这些基因在果实发育过程中的表达特征。结果表明：8个黄瓜IPT基因(CsIPT1～CsIPT8)核苷酸相似性在17.3%-33.2%范围内,氨基酸长度在280-504AA之间,具有共同的ATP/GTP结合功能域[(A,G)-X4-G-K-(S,T)],CsIPT4氨基酸序列中包含有一个锌指基序(C-X2-C-X12,18-H-X5-H)类似序列；黄瓜幼果中(CsIPT3、CsIPT5.CsIPT7和CsIPT8表达水平较高；CsIPT1、CsIPT3.CsIPT4和CsIPT5的表达量在未发育的果实中有增加的趋势,CsIPT2.CsIPT8在未发育的果实中表达基本无变化,而在授粉后发育的果实中表达量很高,说明这两个基因可能与授粉后黄瓜果实发育调控有关。此外,CsIPT2在天然单性结实材料‘EC1’果实发育早期表达较高,推测其在黄瓜单性结实果实发育中发挥着重要作用。2.黄瓜异戊烯基转移酶基因(CsIPT2)的克隆及特征分析本研究为了分析CsIPT2基因在黄瓜果实发育不同模式中的转录变化以及对不同激素的转录应答情况,首先对CsIPT2基因进行了克隆和序列分析；然后利用荧光定量PCR技术分析该基因在黄瓜单性结实自交系‘EC1’和非单性结实自交系‘8419s-1’果实发育过程中的表达情况；最后分析了CsIPT2对不同激素的应答反应。结果表明：CsIPT2基因全长843bp,共编码280个氨基酸,蛋白空间结构模型与蛇麻IPT蛋白极其相似。该基因不仅在黄瓜授粉后黄瓜果实发育中表达量上调,而且在天然单性结实前期和人工诱导的单性结实后期表达量都有升高,推测该基因在促进黄瓜果实发育过程中发挥着重要作用,同时也可能参与了黄瓜单性结实的调控过程。GA、ET、6-BA、ABA和NAA这5种激素都能够诱导该基因的上调表达。其中GA处理后3h基因表达量最高,ET.6-BA、ABA和NAA诱导的表达峰值出现在处理后6h。随着NAA处理浓度的升高(5μM,10μM,50μM)基因的表达量上调幅度增大。3.黄瓜单性结实主效QTL的初步定位本研究为了对黄瓜单性结实性状进行QTL定位,以全雌黄瓜单性结实自交系‘EC1’和非单性结实自交系‘8419s-1’为亲本建立F2分离群体,进行单性结实QTL分析。结果表明：该群体单性结实率符合正态分布。在82个多态性标记构建的黄瓜遗传图谱上进行QTL分析发现,在第2染色体上有一个QTL位点,贡献率为42.56%。这为进一步开展黄瓜单性结实的研究,以及分子标记辅助选择育种奠定了基础。
【作者】张停林；
【导师】陈劲枫；
【作者基本信息】南京农业大学，蔬菜学，2013，硕士
【关键词】黄瓜；单性结实；IPT；主效QTL；

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