西瓜果皮黄色的遗传及连锁标记的开发

豆峻岭 路绪强 赵胜杰 张磊 何楠 匡汉晖 刘文革

目的与意义：果皮颜色作为一个重要的农艺性状，在不用物种中有不同的表型，西瓜果皮也有黑色、墨绿、绿色、黄色、白色等多种颜色。随着人民生活水平的提高，人们对特色的西瓜品种的需求日益增长，黄色果皮作为一个最直观的品质性状，越来越受到人们的喜爱。然而关于西瓜果皮黄色的遗传以及分子机理研究的相对较少，黄皮西瓜的育种工作大部分都是依靠传统的杂交育种方式，本实验通过传统杂交组合的配制，结合现代分子生物学技术，深入解析西瓜果皮黄色遗传模式，希望能够获得和西瓜果皮黄色的紧密连锁的分子標记，从而为今后的分子标记辅助育种提供帮助。

材料与方法：以黄皮西瓜自交系‘94E1（P1），绿皮西瓜自交系‘青峰（P2），两亲本杂交配制F1，F1自交配制F2分离群体，F1分别和P1、P2回交配制回交群体BC1P1、BC1P2。采用BSA（混合群体分离分析）测序：从F2分离群体中分别选取黄皮西瓜30株、绿皮西瓜30株，分别采取叶片提取DNA，然后分别将黄皮西瓜和绿皮西瓜DNA等量混合，送公司进行全基因组重测序。结合GWAS（全基因组关联分析）结果获得控制西瓜果皮黄色的候选区间。之后通过分析候选区间内的SNPs，采用15个CAPS标记、6个SSR标记、2个SNP标记进行精细定位，根据这些标记对618株F2分离群体进行检测，筛选重组单株，从而缩小候选区间。在候选区间内开发连锁的分子标记，然后将其在10个绿皮西瓜种质资源和10个黄皮种质资源中进行验证，从而来筛选出和果皮黄色紧密连锁的标记。

结果与分析：（1）通过对西瓜果皮黄色的六世代群体的遗传分析，西瓜果皮黄色为单基因显性遗传，其中果皮黄色为显性（AA、Aa），果皮绿色为隐性（aa）。（2）通过BSA和GWAS相结合的方法，西瓜果皮黄色被定位在4号染色体1 bp～5 Mb的区间内。进一步通过CAPS标记进行精细定位，最终候选基因被定位到4号染色体1 bp～59.8 Kb的区间内。比对参考基因组中该区间的序列发现，该区间没有功能基因，并且存在非常多的gaps，因此无法获得控制西瓜果皮黄色的候选基因。之后我们在该区间设计分子标记，将设计的分子标记在618株F2分离群体中进行验证，最终发现SNP02标记和群体中黄皮性状紧密连锁，之后将该标记分别在10株绿皮西瓜和10株黄皮西瓜中进行验证，最终也发现该标记和西瓜果皮黄色紧密连锁。

结    论： 本研究明确了西瓜黄色的遗传为单基因显性遗传，果皮黄色为显性，果皮绿色为隐性。通过BSA测序和GWAS重测序相结合的方法将控制西瓜果皮黄色的候选区间定位于4号染色体1 bp～59.8 Kb的区域内，通过对该区间内开发的分子标记进行筛选和验证，最终发现了一个和西瓜果皮黄色紧密连锁的SNP标记。