蔬菜所成功定位并克隆冬瓜籽型基因
近日,蔬菜所冬瓜研究團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊Frontiers in Plant Science(中科院二區(qū),IF=6.627)發(fā)表題為“Genetic mapping and genome-wide association study identify BhYAB4 as the candidate gene regulating seed shape in wax gourd (Benincasa hispida)”的研究論文。蔬菜所博士后羅陳和閆晉強(qiáng)副研究員為論文的共同第一作者,江彪研究員為通訊作者。
冬瓜是華南地區(qū)特色、優(yōu)勢蔬菜作物,全國種植面積約500萬畝,在瓜類蔬菜中僅次于黃瓜。根據(jù)種皮形狀和結(jié)構(gòu)差異,可將冬瓜種子分為單邊和雙邊兩種類型。單邊籽種子通常具有不同程度的休眠,發(fā)芽率一般在60%以下,發(fā)芽慢且不整齊;雙邊籽種子發(fā)芽速度快、整齊,發(fā)芽率超過90%。籽型是冬瓜重要的農(nóng)藝性狀,然而尚未有控制籽型形成的基因報(bào)道。
研究團(tuán)隊(duì)利用單邊籽自交系‘B227’和雙邊籽自交系‘B214’為親本構(gòu)建六世代遺傳群體進(jìn)行遺傳規(guī)律解析,發(fā)現(xiàn)冬瓜籽型為單基因控制的質(zhì)量性狀,雙邊對單邊為顯性。通過全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)和精細(xì)定位,將該基因定位在冬瓜4號連鎖群0.83 Mb物理區(qū)間范圍。結(jié)合區(qū)間內(nèi)所包含基因的基因表達(dá)模式和雙親本間的序列差異,推斷一個(gè)控制極性發(fā)育的YABBY轉(zhuǎn)錄因子為候選基因。該基因第4個(gè)內(nèi)含子的一個(gè)G-A堿基變異導(dǎo)致單邊籽材料轉(zhuǎn)錄過程中內(nèi)含子被保留,造成翻譯的提前終止,形成截短型蛋白。研究基于此SNP變異位點(diǎn),進(jìn)一步開發(fā)了一個(gè)與冬瓜籽型性狀共分離的dCAPS分子標(biāo)記。相關(guān)基因的克隆和分子標(biāo)記的開發(fā)為冬瓜不同籽型形成的分子機(jī)理研究及籽型改良奠定了重要的理論基礎(chǔ)。
本研究得到國家自然科學(xué)基金,廣東省自然科學(xué)基金,廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目等項(xiàng)目資助(原文鏈接:https://doi.org/10.3389/fpls.2022.961864)。
單邊籽(B227)和雙邊籽(B214)差異