黄瓜果型候选基因的克隆及功能探究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shihongxin
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黄瓜(Cucumis sativus L.)是一种重要的世界性蔬菜,深受世界人们的喜欢。黄瓜果型不仅是其重要的外观品质性状,而且直接影响黄瓜的产量。目前黄瓜果型的调控机理尚不十分清楚,虽有大量黄瓜果型相关的QTLs被定位,但只有CsSUN被认为是已定位到的黄瓜果型候选基因。  本实验室曾利用CNS21与RNS7为亲本构建F2分离群体,定位到果型相关QTLs52个,并在3号染色体的主效QTL qovl3.1中发现1个候选基因Csa3G681140。本研究对该基因进行克隆及功能鉴定。同时还利用构建黄瓜果型替换系、生物信息学方法对黄瓜果型的调控机理进行探究,具体结果如下:  (1)黄瓜中CYP86B1(Csa3G681140)基因属于细胞色素P450家族成员,本文将该基因命名为CsCYP86B1。并且发现CsCYP86B1可以影响黄瓜的叶型和花瓣数目。在近圆型黄瓜(RNS7)中过表达CsCYP86B1,与RNS7相比,转基因植株叶片变得平展且花瓣数减少。而在长果型黄瓜(CNS21)中进行RNA干扰沉默该基因,叶片变得皱缩,花瓣数增多,但是果实大小却无差异。  (2)本研究利用RNS7(近圆型)与CNS21(长果型)为材料,构建黄瓜果型替换系,在BC3F1群体中发现一株建成的替换株系:BC3F1-31。该株系只在1号染色体的一段区域内基因型为杂合类型(18.39Mb-27.06Mb),而其他染色体及1号染色体的其他区域均被RNS7所替换。并且这一区域导致该株系的果实长度变大,果形指数变大,RNS7果实的果形指数接近于1,而BC3F1-31果实的果形指数为1.45。该区域长度为8.67Mb,其中2017年Pan等报道的候选基因CsSUN(Csa1G575000)也在该区域内。  (3)CsSUN是调控黄瓜果型的关键基因。为了明确SUN基因家族在黄瓜中的潜在功能,本研究对其成员进行了全基因组鉴定,分析了黄瓜SUN基因家族成员及其编码蛋白的结构,对黄瓜、拟南芥和番茄SUN基因家族的进化关系进行比较,并明确黄瓜SUN基因家族在染色体上的分布和组织表达特异性。结果表明:黄瓜SUN基因家族包含28个成员,编码的蛋白均含有IQD结构域,其核心基序为IQ基序(IQxxxRGxxxR)。黄瓜SUN基因家族成员在果实和根中表达的数量较多,在茎和卷须中表达的较少,其表达模式与番茄SUN基因家族存在相似性。因此,CsSUN可能是调控黄瓜果型的关键基因。  本研究通过正向遗传学、反向遗传学及生物信息学方法对黄瓜器官发育的分子机理进行探究,从而为黄瓜果型的研究提供一定的理论基础。
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