甜瓜叶色突变体的生理特性、遗传分析与基因初步定位

• 作 者: 赖艳
• 出 处: 四川农业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 薄皮甜瓜 黄化转绿突变体 生理特性 遗传分析 基因初步定位

甜瓜（Cucumis melo L.）作为葫芦科甜瓜属作物,有多种变异类型,其叶片颜色主要分为黄绿、浅绿、绿、深绿。为揭示甜瓜叶片颜色性状的遗传机理,本研究以叶色突变体（MT）、非突变体亲本（WT）为试验材料,构建分离群体对叶色的遗传规律进行分析,并对叶色突变体材料进行主要农艺性状调查、生理特性以及叶片超微结构分析,以从生理层面及叶绿体结构上初步探讨叶色突变的发生规律及特征。采用二代测序的方法,确定与叶色基因相关的候选区域,为基因初步定位奠定基础。主要研究结果如下:1、MT主要农艺性状的调查结果表明,MT在苗期开始出现黄化性状。随着植株的生长发育,叶片颜色逐渐转变为绿色,其植株长势较弱,生育期滞后,且在生长后期出现早衰现象,但能正常开花结实,是非致死性黄化突变体。在结果期,与WT相比,MT的株高、茎粗、叶面积、SPAD值分别降低9.45%、3.03%、7.75%、6.44%。2、MT果实外观特性分析结果表明,从授粉当天到果实成熟,WT、MT的果实纵径和橫径均呈现增大的趋势;与果实授粉当天相比,其果实成熟时的果形指数分别降低了33.70%、35.42%。3、MT不同时期光合色素含量测定结果表明,从子叶期到结果期,WT、MT的光合色素含量均呈现升高的趋势,但MT的光合色素含量显著低于WT。在结果期,与WT相比,MT的叶绿素和类胡萝卜素含量分别降低25.69%、21.26%。4、对MT叶绿体超微结构分析的结果表明,MT叶绿体结构发育异常,与WT存在显著差异。MT的叶绿体中基粒片层堆叠不规律,间距大,排列疏松,双层膜结构不清晰。而WT叶绿体中基粒片层有规律的紧密排列,结构发育正常,淀粉粒较多,膜结构清晰可见。5、MT成株期光合效率测定结果表明,与WT相比,MT的净光合速率无显著差异,但气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度均达到显著差异水平,分别提高了47.95%、31.87%、12.80%。6、MT抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）含量测定结果表明,从幼苗期到结果期,超氧化物歧化酶（SOD）活性出现先升高后下降的趋势,过氧化物酶（POD）活性出现升高的趋势,过氧化氢酶（CAT）活性则是一直下降的趋势,MDA出现升高的趋势。在结果期,MT的SOD、POD酶活性及MDA含量显著高于WT,而CAT酶活性与WT无显著差异。7、对MT遗传规律分析的结果表明,MT自交后代的表型能稳定遗传,表现为黄色,与WT配置的正反交F₁代表现为绿色,其F₂及BC群体经卡方检验后的分离比符合3:1与1:1,表明该叶色突变体是细胞核遗传,由隐性单基因控制,暂时命名为ypl。8、将BC₁F₂作为ypl基因的定位群体,以DHL92为甜瓜参考基因组,利用生物信息学分析及BSA混池测序将目标基因的候选区域初步确定于chr9（11.27 Mb-14.83Mb）。在候选区域内,有注释的功能基因共206个,其中非同义突变的基因共20个,SNP位点所在的基因共30个。通过在候选区域附近开发InDel、SSR引物,筛选到31对多态性引物,经过F₂代单株验证,获得了与基因连锁的上游标记。