西瓜果皮底色基因ClCGmenG的精细定位

李兵兵 赵胜杰 豆峻岭 高磊 何楠 路绪强 刘文革

目的与意义：西瓜是一种在世界范围内广泛种植的园艺作物，果皮颜色是西瓜重要的农艺性状。西瓜果皮颜色具有绿色（浅绿色到墨绿色）、黄色、灰白色等。西瓜果皮颜色是一种质量性状，但是其遗传规律和形成机制是有争议的。尽管文献中已报道多种关于西瓜皮色的遗传模型，但关于西瓜皮色的基因定位研究较少。通过2年的试验研究，西瓜果皮颜色（墨绿色和浅绿色）是由1个位于8号染色体末端的基因控制的，墨绿色对浅绿色是显性。本研究基于课题组遗传图谱关于果皮颜色的初定位结果，结合西瓜参考基因组（97103和Charleston Gray）的序列信息，旨在通过精细定位确定控制西瓜果皮颜色的候选基因，为西瓜分子遗传育种提供理论依据。

材料与方法：亲本材料为具有墨绿色果皮的‘9904、浅绿色果皮的‘Handel。通过亲本杂交后自交得到F2分离群体，通过F1与亲本分别杂交得到BC1P1、BC1P2回交群体。F2群体分别种植于2017冬季和2018春季，各432株、560株。BC1P1（140株）和BC1P2（161株）种植于2018年秋季。通过使用CAPS和SNP分子标记在F2分离群体进行重组单株筛选，进行精细定位，并结合序列分析、表达测定等确定候选基因。

结果与分析：（1）在F2分离群体中进行重组单株筛选，最终将候选基因定位在CAPS29869645和SNP29901009两个标记大约31.4 kb的范围内，共有5个重组单株，（2）将精细定位确定的31.4 kb候选区间在西瓜参考基因组‘Charleston Gray上进行比对分析，发现在此区间内只有4个候选基因（ClCG08G017800、ClCG08G017810、ClCG08G017820、ClCG08G017830），将上述4个基因在亲本中进行扩增、测序，发现在ClCG08G017810基因中CDS区域存在一个非同义SNP突变（C→G），造成了编码多肽链的第171位氨基酸残基从精氨酸（R）到甘氨酸（G）的变化。ClCG08G017810根据基因注释，其编码2-phytyl-1，4-bete-naphthoquinone methyltransferase，该酶涉及叶绿醌的生物合成。初步推断该基因为控制西瓜果皮颜色的候选基因。（3）通过ClCG08G017810的表達分析可知，相对于浅绿色果皮亲本‘Handel，该基因在墨绿色果皮亲本‘9904中具有较高的表达量。

结    论：基于课题组遗传图谱关于果皮颜色的初定位结果，通过对西瓜果皮颜色候选基因进行精细定位，结合相关分子生物学试验，最终确定了控制西瓜果皮颜色（墨绿色和浅绿色）的候选基因ClCGMenG（ClCG08G017810）。为后续西瓜果皮颜色形成机制的研究奠定了基础，促进了西瓜分子遗传育种的发展。