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苦瓜(Momordica charantia L.)属葫芦科苦瓜属一年生草本植物,起源于热带、亚热带地区,现普遍栽培于我国南部和东南亚各国。其风味独特,营养丰富,是一种兼有医疗保健功效的蔬菜作物,深受广大消费者喜爱,具有重要的经济价值和食用价值。构建苦瓜分子遗传图谱并开展重要经济性状的QTL定位及探讨种质资源的遗传多样性和开展杂种优势遗传效应分析,将为苦瓜遗传育种及分子标记辅助选择提供重要理论参考。本研究取得了以下主要结果:
1.利用SRAP标记从分子水平上探讨了苦瓜种质资源的遗传多样性。采用UPGMA方法对国内外不同栽培类型和野生资源共48份材料进行聚类分析,结果显示苦瓜资源材料间的遗传距离介于0.14-0.64之间,表明苦瓜种质资源遗传基础丰富。48份苦瓜资源材料分成4个类群,其中2份野生材料被分别单独聚为一类(即分别为第Ⅲ类群和第Ⅳ类群),1号栽培品种即丰园玉玺被单独聚为第1类群,其余45份栽培材料均被聚在第Ⅱ类群。该结果可以有效区分栽培类群和野生类群. 45份栽培材料均被聚在第Ⅱ类群,表明绝大部分栽培材料的亲缘关系是较近的。在第Ⅱ类群中多数栽培类型分别表现出了一定程度的聚集趋势,但并不能明确区分;从演化的观点分析推测本研究中的4种主要栽培类型,其中白苦瓜类型较原始,其余依次为粒-刺苦瓜类型、滑身苦瓜类型、大顶苦瓜类型,表明白苦瓜类型遗传基础相对丰富,大顶苦瓜类型遗传基础最为狭窄。
2.利用加性-显性与环境互作遗传模型,分析了7个苦瓜亲本材料及其21个杂种一代的春、秋2造资料,对苦瓜8个经济性状的各项遗传效应和杂种优势等进行了研究,并对利用分子标记预测苦瓜杂种优势进行了探讨。苦瓜单株前期产量、单瓜质量、果实纵径、果实横径、肉厚和果形指数等6个性状主要由加性效应控制,加性方差的比率分别为45.2%、70.7%、89.4%、38.1%、41.2%和22.0%,均达极显著水平;单株产量和单株结果数等2个性状则以加性×环境效应更占优势,其方差比率分别为24.5%和38.1.%,亦达极显著水平。上述8个性状均受显性或显性×环境的互作的影响,但都明显小于加性或加性×环境的互作,所占比率较小。除单株结果数外,其余性状的普通狭义和广义遗传力均达到极显著水平;而单株结果数的互作狭义和互作广义遗传力最高,也达到了极显著水平。8个经济性状中,单株前期产量、单株产量和单株结果数的杂种优势大,而果实性状杂种优势偏小(单瓜质量、纵径、横径、肉厚、果形指数)或不存在(横径),且均不存在超亲优势。分子标记遗传距离与杂种优势相关分析结果显示SRAP分子标记遗传距离不能有效预测苦瓜杂种优势。
3.利用苦瓜野生类型M041530和栽培类型高代自交系CY013配组杂交获得F2代作图群体共120株,采用SRAP标记技术首次开展了苦瓜分子遗传连锁图谱的构建,通过Mapmaker/Exp 3.0软件连锁分析,获得了一张包含127个标记、共18个连锁群的苦瓜分子遗传图谱,覆盖基因组总长度为2094.2 cM,标记间平均距离为16.5 cM。每个连锁群上的标记数在4.12个之间,连锁群的长度在8.3-328.1 cM的范围内,平均图距在2.08-29.8 cM之间。图谱上存在着3个偏态分离区间,分别位于LG8、LG9和LG18等3个连锁群上。
4.利用已构建的包含127个标记的苦瓜分子遗传图谱和上述F2代作图群体,采用混合线性复合区间作图法(MCIM)首次对苦瓜单株产量、单株结果数、果实纵径、果实横径、果肉厚、单果质量等6个经济性状进行了QTL定位和遗传效应分析,分别得到控制单株产量、单株结果数、果实纵径、果实横径、单果质量的QTL各1个,遗传贡献率分别为11.66%(fy.1)、16.05%(fn.1)、13.59%(fL.1)、11.66%(fd.1)、14.03(fw.1)。
本研究采用SRAP标记技术构建了苦瓜第一张分子遗传图谱,利用该图谱首次开展了苦瓜重要经济性状的QTL定位研究,分别得到控制单株产量、单株结果数、果实纵径、果实横径、单果质量的QTL各1个。本研究构建的分子遗传图谱可以用来开展苦瓜相关农艺性状的主效QTL定位研究,重要经济性状的QTL定位结果可以作为标记辅助选择的重要参考。