[发明专利]一种与黄瓜果皮颜色基因连锁的分子标记及应用

说明书

本发明公开了一种与黄瓜果皮颜色基因连锁的分子标记及应用。利用项目组收集的289份种质资源，采用全基因组关联分析（GWAS）结合QTL定位等方法，鉴定了影响黄瓜果皮颜色调控的关键变异区间，利用F2群体进行精细定位将候选区间定位至94kb，对候选区间内的基因进行荧光定量分析发现浅绿果皮和深绿果皮近等基因系材料中Csa3G912920基因有差异显著，认为该基因为控制黄瓜果皮颜色的候选基因。根据该基因的位置设计了1个KASP分子标记，利用该标记对分离群体中进行基因型鉴定，符合率达到100%。研究结果不仅有助于果皮颜色黄瓜品种的早期鉴别及辅助育种，且为解析颜色调控的分子机理提供了基础，具有广泛的推广价值。

技术领域

本发明属于黄瓜育种分子生物学领域，涉及黄瓜（cucumissativusL）果皮颜色调控基因连锁的分子标记及该分子标记在黄瓜果皮颜色鉴定和育种中的应用。

背景技术

果皮颜色是黄瓜的重要商品性状，是基础研究和育种研究的热点。通常情况下黄瓜果皮颜色分为深绿色、绿色、浅绿、黄绿、白等类型。果皮中胡萝卜素、叶绿素、黄酮类、花青素等色素组成和含量的变化导致果实呈现不同颜色。黄瓜果皮中色素以叶绿素为主，叶绿素含量多少使黄瓜果皮产生从白色到浅绿、深绿等变化颜色的主要原因，叶绿素含量越多黄瓜果皮绿色颜色越深。关于黄瓜嫩果皮颜色遗传规律研究早有报道，白色果皮与绿色果皮为一对相对性状，受单基因控制，白色果皮相对于绿色果皮为隐性性状；另外一些研究采用主基因 + 多基因的遗传分析方法研究黄瓜果皮颜色遗传规律，认为果皮颜色性状是有主效基因的数量性状。王建科等（黄瓜嫩果皮颜色的遗传研究，园艺学报， 2013，40（3）：479–486）研究表明黄瓜嫩果皮颜色性状符合两对加性—显性—上位性主基因 + 加性—显性—上位性多基因模型（E-0 模型）。黄瓜果皮叶绿素含量的遗传受2对加性一显性主基因+加性一显性多基因(E-2模型)控制。

随着黄瓜基因组测序的完成（Huang 等，The genome of the cucumber,Cucumissativus L. Nat Genetics, 2009, 41:1275–1281），近年来已有403个黄瓜农艺性状QTL定位或基因克隆报道，为黄瓜基础和育种研究提供重要支撑。黄瓜果皮颜色相关研究取得较大进展，先后有多个黄瓜果皮颜色基因报道。先后有3个研究团队，利用自然材料和突变体材料鉴定到黄瓜白色果皮基因APRR2，该基因在叶绿体发育和叶绿素合成阶段起重要作用，其功能异常影响叶绿素合成和叶绿体发育，使黄瓜产生白色果皮。Zhou 等（Anaccumulation and replication chloroplasts 5 gene mutation confers light greenpeel in cucumber, Journal of Integrative Plant Biology, 2015, 57(11): 936-942）在以深绿果皮材料构建的EMS突变体库中，发现浅绿果皮突变体，克隆黄瓜浅绿色果皮基因CsARC5，该基因影响叶绿体数目和叶绿体大小，其功能异常导致浅绿果皮。Lun等（ACsYcf54 variant conferring light green coloration in cucumber,Euphytica,2016, 208(3): 509-517）已用上述突变体库，发现同时表现浅绿果皮和浅绿叶片的突变体，鉴定候选基因CsYcf54，该基因亚细胞定位于叶绿体，为叶绿素合成过程重要基因，基因功能异常导致叶绿素合成受阻，使果皮和叶片呈现浅绿色。Hao等（CsMYB36 is involvedin the formation of yellow green peel in cucumber (Cucumissativus L.),Theoretical and Applied Genetics, 2018, 131(8): 1659-1669）从以深绿色果皮材料为野生型材料构建的EMS突变体库中，发现单核基因遗传的黄绿色果皮材料。黄绿突变体果皮叶绿素和类胡萝卜素含量都低于其野生型，而叶片色素含量无差异。通过群体构建、混池测序及MutMap和KASP 基因分型技术确定CsMYB36为黄瓜黄绿色果皮候选基因。