西瓜G17AB雄性不育两用系的转能和利用

江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆＡｇｒ.Ｓｃｉ.)ꎬ２０２４ꎬ４０(１):１６５￣１７３ｈｔｔｐ://ｊｓｎｙｘｂ.ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ张朝阳ꎬ程㊀瑞ꎬ徐兵划ꎬ等.ＢＳＡ联合转录组分析发掘西瓜叶片黄化候选基因[Ｊ].江苏农业学报ꎬ２０２４ꎬ４０(１):１６５￣１７３.ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣４４４０.２０２４.０１.０１８ＢＳＡ联合转录组分析发掘西瓜叶片黄化候选基因张朝阳ꎬ㊀程㊀瑞ꎬ㊀徐兵划ꎬ㊀顾㊀妍ꎬ㊀黄大跃ꎬ㊀孙玉东(江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所/淮安市设施蔬菜重点实验室ꎬ江苏淮安２２３００１)收稿日期:２０２２￣１１￣２８基金项目:淮安市农业科学研究院发展基金项目(ＨＡＮ２０１７１４)ꎻ淮安市自然科学研究技术专项(ＨＡＢ２０２０７９)ꎻ国家西甜瓜产业技术体系淮安综合试验站项目(ＣＡＲＳ￣２５)作者简介:张朝阳(１９８２－)ꎬ男ꎬ江苏连云港人ꎬ硕士ꎬ副研究员ꎬ从事西甜瓜遗传育种研究ꎮ(Ｅ￣ｍａｉｌ)２８７３６２７０３＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ程瑞为共同第一作者ꎮ通讯作者:孙玉东ꎬ(Ｅ￣ｍａｉｌ)ｓｕｎｙｕｄｏｎｇ＠ｊａａｓ.ａｃ.ｃｎ㊀㊀摘要:㊀叶片是植物重要的功能器官之一ꎬ不仅是植株进行光合作用的主要场所ꎬ也可作为重要的形态标记ꎬ应用于育种中ꎮ叶片颜色作为形态标记ꎬ不仅可用于苗期杂种的清除ꎬ亦可用于种子纯度的测定ꎮ以西瓜全生育期叶片黄化突变体纯合自交系ｌｙ１０４为母本(Ｐ１)㊁绿叶自交系ｗ３为父本(Ｐ２)ꎬ通过杂交创制Ｆ１代㊁Ｆ２代㊁ＢＣ１代群体ꎮ遗传分析结果表明ꎬ该突变体的叶片黄化由单隐性基因控制ꎮ采用混合分组分析(ＢＳＡ)进行初定位ꎬ通过简化基因组测序(ＲＡＤ)开发全基因组单核苷酸多态性(ＳＮＰ)标记构建西瓜高密度遗传图谱ꎬ将西瓜叶片黄化基因定位于２号染色体１３９５０３０６~１５５１７５９１ｂｐ(大小约为１ ５７Ｍｂ)ꎮ以西瓜９７１０３ｖ２为参考基因组ꎬ该区间包含２４个注释基因ꎮ对Ｐ１(Ｐ１Ｙ)㊁Ｐ２(Ｐ２Ｇ)和Ｆ２代群体中黄叶(Ｆ２Ｙ)㊁绿叶(Ｆ２Ｇ)株系进行转录组水平分析ꎬ结果表明ꎬ目标区间内基因Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９５０㊁Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０１０㊁Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０２０㊁Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０在黄化叶片与正常绿叶材料中的表达量差异显著ꎬ可能是西瓜叶片的黄化候选基因ꎮ研究结果可为进一步解析西瓜叶片黄化基因功能和生物学特性奠定重要基础ꎮ关键词:㊀西瓜ꎻ黄化ꎻＢＳＡꎻ遗传图谱ꎻ基因定位中图分类号:㊀Ｓ６５１.０１㊀㊀㊀文献标识码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀１０００￣４４４０(２０２４)０１￣０１６５￣０９ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃａｎｄｉｄａｔｅｇｅｎｅｓｆｏｒｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｌｅａｆｙｅｌｌｏｗｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＢＳＡａｎｄｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅａｎａｌｙｓｉｓＺＨＡＮＧＣｈａｏ￣ｙａｎｇꎬ㊀ＣＨＥＮＧＲｕｉꎬ㊀ＸＵＢｉｎｇ￣ｈｕａꎬ㊀ＧＵＹａｎꎬ㊀ＨＵＡＮＧＤａ￣ｙｕｅꎬ㊀ＳＵＮＹｕ￣ｄｏｎｇ(ＨｕａｉｙｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＸｕｈｕａｉＤｉｓｔｒｉｃｔｏｆＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ/ＨｕａｉａｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＦａｃｉｌｉｔｙＶｅｇｅｔａｂｌｅｓꎬＨｕａｉａｎ２２３００１ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀Ｔｈｅｌｅａｆｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｏｒｇａｎｓｏｆｐｌａｎｔｓ.Ｉｔｉｓｎｏｔｏｎｌｙｔｈｅｍａｉｎｐｌａｃｅｆｏｒｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｐｌａｎｔｓꎬｂｕｔａｌｓｏｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｍａｒｋｅｒｉｎｂｒｅｅｄｉｎｇ.Ａｓａｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｍａｒｋｅｒꎬｌｅａｆｃｏｌｏｒｃａｎｂｅｕｓｅｄｎｏｔｏｎｌｙｆｏｒｒｅｍｏｖｉｎｇｈｙｂｒｉｄｓａｔｔｈｅｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅꎬｂｕｔａｌｓｏｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｓｅｅｄｐｕｒｉｔｙ.ＩｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙꎬＦ１ꎬＦ２ꎬａｎｄＢＣ１ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃｒｅａｔｅｄｂｙｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎꎬａｎｄｔｈｅｍｕｔａｎｔｈｏｍｏｚｙｇｏｕｓｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｌｙ１０４ｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｆｅｍａｌｅｐａｒｅｎｔ(Ｐ１)ꎬａｎｄｔｈｅｇｒｅｅｎｌｅａｆｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｗ３ｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｍａｌｅｐａｒｅｎｔ(Ｐ２).Ｇｅｎｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｌｅａｆｙｅｌｌｏｗｉｎｇｗａｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙａｓｉｎｇｌｅｒｅｃｅｓｓｉｖｅｇｅｎｅ.Ｔｈｅｂｕｌｋｅｄｓｅｇｒｅｇａｎｔａｎａｌｙｓｉｓ(ＢＳＡ)ｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｐｒｉｍａｒｙｍａｐｐｉｎｇꎬａｎｄｇｅｎｏｍｅ￣ｗｉｄｅｓｉｎｇｌｅｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ(ＳＮＰ)ｍａｒｋｅｒｓｗｅｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ￣ｓｉｔｅａｓｓｏｃｉａｔｅｄＤＮＡ￣ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ(ＲＡＤ)ｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｈｉｇｈ￣ｄｅｎｓｉｔｙｇｅｎｅｔｉｃｍａｐｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ.Ｔｈｅｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｌｅａｆｙｅｌｌｏｗｉｎｇｇｅｎｅｗａｓｌｏｃａｌｉｚｅｄｏｎｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ２ａｔ１３９５０３０６￣１５５１７５９１ｂｐ(ａｂｏｕｔ１.５７Ｍｂ).Ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ９７１０３ｖ２ｗａｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｇｅｎｏｍｅａｎｄｔｈｅｉｎ￣ｔｅｒｖａｌｃｏｎｔａｉｎｅｄ２４ａｎｎｏｔａｔｅｄｇｅｎｅｓ.ＴｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅｌｅｖｅｌｓｏｆＰ１(Ｐ１Ｙ)ꎬＰ２(Ｐ２Ｇ)ａｎｄｙｅｌｌｏｗｌｅａｆ(Ｆ２Ｙ)ａｎｄｇｒｅｅｎｌｅａｆ(Ｆ２Ｇ)ｌｉｎｅｓｉｎＦ２ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｌｅｖｅｌｓｏｆＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９５０ꎬＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０１０ꎬＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０２０ａｎｄＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０ｉｎｔｈｅｔａｒｇｅｔｉｎｔｅｒｖａｌｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｅｔｉｏ￣ｌａｔｅｄｌｅａｖｅｓａｎｄｎｏｒｍａｌｇｒｅｅｎｌｅａｖｅｓ.Ｔｈｅｓｅｇｅｎｅｓｍｉｇｈｔｂｅｃａｎｄｉｄａｔｅｇｅｎｅｓｆｏｒｅｔｉｏｌａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｌｅａｖｅｓ.Ｔｈｅｒｅ￣５６１ｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｌｅａｆｙｅｌｌｏｗｉｎｇｇｅｎｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎꎻｅｔｉｏｌａｔｉｏｎꎻＢＳＡꎻｇｅｎｅｔｉｃｍａｐꎻｇｅｎｅｌｏｃａｔｉｏｎ㊀㊀叶片是植物进行光合作用最主要的器官ꎬ对植物的生存具有重要意义ꎬ叶片颜色在很大程度上决定了植物的光合效率[１]ꎮ植物叶色突变不仅是研究叶绿素相关基因功能及植物发育的重要材料[２]ꎬ也是优良的形态标记性状ꎬ在实际生产中常被用来进行品种纯度鉴定[３]ꎮ关于水稻㊁大麦㊁小麦㊁玉米㊁棉花㊁大豆㊁蚕豆㊁番茄㊁拟南芥等多种植物叶色突变的研究已有报道[４]ꎬ叶色突变类型丰富多样ꎬ包括白化㊁黄化㊁黄绿化等[５￣６]ꎮ植株叶色的形成不仅受到叶绿体生物合成途径㊁叶绿素降解途径㊁血红素代谢途径㊁类胡萝卜素代谢途径等与光合色素代谢途径相关基因的影响ꎬ受到与叶绿体发育相关基因的调控ꎬ还与光㊁温度㊁植物激素㊁矿物元素和金属离子等外界环境因素息息相关[６￣９]ꎮ目前ꎬ关于水稻㊁玉米㊁拟南芥等模式植物中叶色的研究较为深入ꎬ水稻㊁玉米中已报道的叶色突变体均超２００个[１０￣１３]ꎬ对拟南芥的研究发现ꎬ叶色突变以隐性遗传为主ꎬ目前已经发现２７个编码１５种叶绿素生物合成酶的核基因ꎬ它们的任何异常突变都会导致叶绿素缺乏ꎬ从而产生黄色突变[１４]ꎮ近年来ꎬ随着高通量测序技术的应用ꎬ关于辣椒㊁甜瓜和黄瓜等一些重要经济作物的叶色突变研究也逐渐展开[１５￣１９]ꎮ西瓜是全球十大水果之一ꎬ中国西瓜栽培面积和消费量均居世界首位ꎮ随着杂交育种的发展ꎬ西瓜育种已基本实现杂种一代化ꎬ对制种纯度提出了更大挑战ꎬ叶形㊁叶色虽是重要的形态标记性状ꎬ但尚未应用于育种中ꎮ西瓜的遗传基础狭窄ꎬ自然突变率低ꎬ目前有关西瓜叶色突变的报道有斑驳突变类型[２０]㊁白化突变类型[２１￣２２]㊁不完全显性黄叶突变类型[２２]㊁后绿突变类型[２３]㊁黄化突变类型[２４￣２５]等ꎬ但研究主要集中于遗传规律㊁生理特性[２１￣２５]ꎮ西瓜基因组的公布和测序技术的快速发展为西瓜重要性状定位㊁关键基因功能研究奠定了重要生物学基础[２６￣２９]ꎮＫｉｄａｎｅｍａｒｉａｍ[３０]发现ꎬ西瓜后绿突变体Ｈｏｕｌｖ中的ＣｌＣＧ０３Ｇ０１００３０基因存在１个单核苷酸多态性(ＳＮＰ)变异ꎬ导致该基因编码的ＦｔｓＨ胞外蛋白酶序列中精氨酸突变为赖氨酸ꎬＦｔｓＨ蛋白主要参与叶绿体早期发育ꎬ进而影响西瓜叶片颜色ꎮＺｈｕ等[２５]对叶片黄化突变西瓜材料ｗ￣ｙｌ进行精细定位ꎬ认为基因Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０４０㊁Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０５０和Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０可能是导致西瓜叶片黄化的主要基因ꎮ探索叶片颜色变异机制可为遗传改良提供理论依据ꎬ满足人们在生产㊁选种和育种等方面的需求ꎻ开发叶色形态标记ꎬ能够有效缩短育种周期ꎬ提高育种效率与制种纯度ꎮ本研究拟以全生育期叶片黄化西瓜材料ｌｙ１０４和绿叶西瓜材料ｗ３为试验材料ꎬ通过混合分组分析(ＢＳＡ)测序初步定位叶片黄化基因在染色体中的位置ꎬ进一步利用简化基因组(ＲＡＤ)测序开发全基因组ＳＮＰ分子标记ꎬ利用Ｆ２代群体构建高密度遗传图谱进行西瓜叶片黄化基因定位ꎬ结合转录组测序及基因功能注释锁定关键候选基因ꎮ本研究结果可为进一步全面解析西瓜叶片黄化基因及其生物学功能奠定重要基础ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料２０１４年ꎬ利用甲基磺酸乙酯(ＥＭＳ)诱变获得的稳定遗传的叶片黄化西瓜材料ꎬ经５代连续自交获得相对纯合的叶片黄化突变材料ｌｙ１０４ꎮ本研究以ｌｙ１０４为母本(Ｐ１)ꎬ以正常绿叶西瓜材料ｗ３为父本(Ｐ２)构建Ｆ１代㊁Ｆ２代㊁ＢＣ１代群体ꎬ群体的构建与表型调查试验均于淮安市农业科学研究院科研创新基地进行ꎬ群体配制过程严格自交㊁杂交ꎬ整个生育期采取商品化管理ꎮ１.２㊀形态观察与遗传规律分析以第１张完全展开的真叶进行表型统计与分析ꎬ采用人工观察和便携式色差仪ＲＭ２００ＱＣ(爱色丽Ｘ￣Ｒｉｔｅꎬ美国)对叶片颜色指数进行测定ꎬ测定指标为亮度值(Ｌ∗)㊁红绿值(ａ∗)和黄蓝值(ｂ∗)３个颜色参数ꎮ对Ｆ１代㊁Ｆ２代㊁ＢＣ１代群体分离表型进行统计ꎬ分析西瓜叶片黄化遗传规律ꎬ并进行卡方检验ꎮ１.３㊀通过ＢＳＡ测序进行叶片黄化初定位ＢＳＡ测序即混合分组分析法ꎬ是一种简单快速的目标性状定位方法ꎬ已被广泛应用于多种园艺作物重要性状的基因定位[３１]ꎮ本研究从Ｆ２代西瓜群体中选取黄叶㊁绿叶极端表型植株各２０株ꎬ采用十六烷基三甲基溴化铵(ＣＴＡＢ)法[３２]提取植株幼叶基６６１江苏农业学报㊀２０２４年第４０卷第１期因组ＤＮＡ并检测其浓度ꎬ通过等量混匀构建２个极端混池ꎬ利用亲本ＤＮＡ构建亲本池进行测序分析ꎬ送至上海凌恩生物科技有限公司ꎬ利用ＩｌｌｕｎｉｍａＨｉＳｅｑ４０００进行测序ꎬ亲本测序深度为１０ˑꎬ混池测序深度为２０ˑꎬ测序读长为１５０ｂｐꎮ对原始序列(Ｒｅａｄ)进行过滤ꎬ去除接头ꎬ过滤掉包含未确定碱基(Ｎ)>１５％和低质量的ｒｅａｄ(质量值ɤ２０的碱基数占整个Ｒｅａｄ的１０％以上)ꎬ将获得的干净序列(Ｃｌｅａｎｒｅａｄ)用于后续分析ꎮ使用ＢＷＡ软件[３３]将高质量的Ｃｌｅａｎｒｅａｄ映射到西瓜基因组９７１０３ｖ２(ｈｔ￣ｔｐ://ｃｕｃｕｒｂｉｔｇｅｎｏｍｉｃｓ.ｏｒｇ/ｏｒｇａｎｉｓｍ/２１)上ꎮ然后用ＧＡＴＫ[３４]㊁ＳｎｐＥｆｆ[３５]软件对突变位点进行检测和注释ꎬ用ＳＮＰ￣ｉｎｄｅｘ算法进行关联分析ꎬ阈值为０ ５ꎮ１.４㊀西瓜高密度遗传图谱的构建为了更精确地定位获得西瓜叶片黄化突变位点ꎬ本研究根据Ｆ２代群体中黄叶㊁绿叶分离比选取共１００份单株ꎬ分别提取基因组ＤＮＡꎬ采用ＲＡＤ建库方式构建长度范围在３００~５００ｂｐ的双端文库ꎮ将产物送至上海凌恩生物科技有限公司ꎬ利用ＩｌｌｕｎｉｍａＨｉＳｅｑ进行测序ꎬ测序读长为１５０ｂｐꎮ对原始Ｒｅａｄ采用以下标准进行质控:(１)去除Ｒｅａｄ中的接头序列ꎻ(２)修剪测序质量较低的Ｒｅａｄ末端(测序质量值小于Ｑ２０)ꎻ(３)去除含Ｎ比例达到１０％的Ｒｅａｄꎻ(４)舍弃接头及质量修剪后长度小于１００ｂｐ的小片段ꎮ用ＢＷＡ软件将Ｃｌｅａｎｒｅａｄ比对至参考基因组９７１０３ｖ２ꎬ并对映射结果进行统计分析ꎮ用ＧＡＴＫ软件进行变异位点检测获得ＳＮＰꎮ对获得的ＳＮＰ按以下标准进行过滤:(１)去除比对Ｒｅａｄ质量值小于２０的位点ꎬ同时过滤掉缺失率大于５０％的ＳＮＰꎻ(２)删除无义ＳＮＰ位点ꎻ(３)用ｊｏｉｎｍａｐ４.０软件[３６]对过滤后的ＳＮＰ进行卡方测验ꎬ先后过滤掉Ｐ<０ ０１和缺失率３０％以上的标记ꎬ对于最终获得的ＳＮＰꎬ采用ｊｏｉｎｍａｐ４.０软件进行西瓜遗传图谱构建ꎬ选用Ｋｏｓａｍｂ ｓ参数ꎮ１.５㊀转录组分析从亲本及其Ｆ２代群体中取ｌｙ０４和ｗ３单株各３份ꎬ当第１张真叶完全展开后取样进行转录组分析ꎮ用ＰｌａｎｔＲＮＡＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＲｅａｇｅｎｔ试剂盒(购自上海凌恩生物科技有限公司)提取植物总ＲＮＡꎬ并构建转录组测序文库ꎮ送至上海凌恩生物科技有限公司采用ＩｌｌｕｍｉｎａＨｉＳｅｑ进行测序ꎬＲｅａｄ长度为１５０ｂｐꎮ测序数据经质控过滤获得Ｃｌｅａｎｒｅａｄꎬ用Ｈｉｓａｔ２软件[３７]将其映射到西瓜基因组９７１０３ｖ２上ꎮ用每个基因在一个样本中所对应的基因转录本数(ＦＰＫＭ)计算基因表达水平ꎮ基于ＫＥＧＧ(ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｅ￣ｎｏｍｅ.ｊｐ/ｋｅｇｇ/)和ＧＯ(ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｅｎｅｏｎｔｏｌｏｇｙ.ｏｒｇ/)数据库进行基因注释和功能分析ꎮ差异表达基因以差异倍数(Ｆｏｌｄｃｈａｎｇｅ)ȡ１ ５㊁Ｐɤ０ ００５为标准ꎮ１.６㊀候选区域功能注释与候选基因筛选结合遗传规律分析及ＢＳＡꎬ利用ＲＡＤ测序开发全基因组ＳＮＰ标记ꎬ加入叶色表型标记进行西瓜２号染色体图谱的构建ꎬ对西瓜叶片黄化基因进行定位ꎮ以９７１０３ｖ２为参考基因组对定位区间基因进行注释ꎬ通过基因序列分析及转录组测序差异表达情况分析进一步筛选并确定候选基因ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀西瓜叶片黄化特性及遗传规律分析经ＥＭＳ诱变获得叶片黄化的西瓜材料ꎬ经５代连续自交后ꎬ获得遗传稳定的叶片黄化材料ｌｙ１０４ꎬ该材料从子叶期至果实收获时的叶片均保持黄化状态(图１Ａ)ꎮ通过对ｌｙ１０４㊁ｗ３的叶片颜色指标进行测定ꎬ发现叶片黄化西瓜材料与绿叶西瓜材料在叶片颜色指标上存在极显著差异(图１Ｂ)ꎮ㊀㊀分析结果显示ꎬｌｙ１０４和ｗ３的杂交Ｆ１代所有植株叶片均呈绿色ꎬ表明控制黄色和绿色的基因是等位基因ꎬ黄色的突变基因为隐性遗传ꎮＦ２代群体中有１７４个单株为绿叶ꎬ６３个单株为黄叶(表１)ꎮ在Ｆ１代与叶片黄化亲本(Ｐ１)回交群体后代中ꎬ有７３个单株为绿叶ꎬ６３个单株为黄叶ꎮ卡方检验发现ꎬＦ２代群体的分离比符合３ʒ１的孟德尔分离比[χ２(１ꎬｎ＝２３７)＝０.３１６４６ꎬＰ＝０.５７３７>０ ０５００ꎬｎ为群体样本数量]ꎬＢＣ１群体的分离模式符合１ʒ１的孟德尔分离比[χ２(１ꎬｎ＝１３６)＝０.７３５２９ꎬＰ＝０.３９１２>０ ０５００](表１)ꎬ说明西瓜叶片的黄色突变符合单基因控制的隐性遗传规律ꎬ叶片绿叶对黄色表现为显性遗传ꎮ表１㊀Ｆ２代和ＢＣ群体中叶片黄化突变型与野生型的分离比Ｔａｂｌｅ１㊀Ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｙｅｌｌｏｗ￣ｌｅａｆｍｕｔａｎｔａｎｄｗｉｌｄｔｙｐｅｉｎＦ２ａｎｄＢＣｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ群体类型群体数量绿叶植株数量黄叶植株数量期望分离比卡方检验值(χ２)ＢＣ１１３６７３６３１ʒ１０.７４Ｆ２２３７１７４６３３ʒ１０.３２χ２检验采用０.０５水平ꎮ７６１张朝阳等:ＢＳＡ联合转录组分析发掘西瓜叶片黄化候选基因Ａ:表型ꎻＢ:颜色指数ꎮＬ∗:亮度(阈值０~１００)ꎻａ∗:红绿色范围(阈值－１２８~＋１２７)ꎻｂ∗:黄蓝色范围(阈值－１２８~＋１２７)ꎻＭＴ:突变体叶片黄化材料ꎻＷＴ:野生型材料ꎮ∗∗表示不同材料间差异极显著(Ｐ<０ ０１)ꎮ图１㊀西瓜绿叶和黄叶突变体的表型及颜色指数Ｆｉｇ.１㊀Ｐｈｅｎｏｔｙｐｅａｎｄｃｏｌｏｒｉｎｄｅｘｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｇｒｅｅｎ￣ｌｅａｆｍｕｔａｎｔａｎｄｙｅｌｌｏｗ￣ｌｅａｆｍｕｔａｎｔ２.２㊀西瓜叶片黄化基因的ＢＳＡ初定位原始Ｒｅａｄ经质控过滤ꎬ２个混池共获得１２.４Ｇｂ高质量ＣｌｅａｎｒｅａｄꎬＱ３０在９３ ０％以上ꎬ与参考基因组９７１０３ｖ２的平均比对率在９８ ０％以上ꎮ使用ＧＡＴＫ软件进行变异检测ꎬ共获得５２３３０３个ＳＮＰꎬ经过滤后用ＳＮＰ￣Ｉｎｄｅｘ算法对性状相关侯选区域进行选择ꎬ作图窗口大小为１Ｍｂꎬ作图步移为１０ｋｂꎬ阈值为０ ５ꎬ结果表明ꎬ西瓜叶色黄化基因定位于２号染色体８４９０００１~２６４１００００ｂｐ(大小约为１７ ９２Ｍｂ)(图２Ａ)ꎮ２.３㊀高密度西瓜遗传图谱的构建与叶片黄化基因的定位㊀㊀根据分离比ꎬ从Ｆ２代群体中选取７６株绿叶㊁２４株黄叶西瓜单株进行ＲＡＤ测序ꎬ共获得６９ １７Ｇｂ高质量ＣｌｅａｎｒｅａｄꎬＱ３０在９１ ３％以上ꎬ与参考基因组的平均比对率在９７ ６％以上ꎮ使用ＧＡＴＫ软件进行变异检测ꎬ共获得２２９７０４个ＳＮＰꎬ经过滤筛选ꎬ最终确定４２７３个ＳＮＰ用于西瓜高密度遗传图谱的构建ꎮ西瓜遗传图谱总长度为１６０２.４４ｃＭꎬ平均遗传距离为０ ３９ｃＭꎬ最大间隔为７ ３８ｃＭ(表２)ꎮ㊀㊀为了进一步精确定位西瓜叶片黄化基因ꎬ用ＲＡＤ测序结果对西瓜２号染色体上的ＳＮＰ标记进行过滤筛选ꎬ剔除检测率低于４０％的样品单株和标记ꎬ最终用９１份单株(６８份绿叶ꎬ２３份黄叶)㊁２８６个ＳＮＰ标记进行叶片黄化基因定位ꎬ叶片颜色标记(Ｌｅａｆｃｏｌｏｒ)用绿叶(Ｄ)㊁黄叶(Ｂ)表示ꎬ用ｊｏｉｎｍａｐ４进行西瓜叶片黄化基因的定位ꎮ结果显示ꎬＬｅａｆｃｏｌ￣ｏｒ定位于Ｃｌａｓ９７Ｃｈｒ０２￣１３９５０３０６与Ｃｌａｓ９７Ｃｈｒ０２￣１５５１７５９１标记之间(大小约为１ ５６７Ｍｂ)(图２Ｂ)ꎬ以西瓜９７１０３ｖ２为参考基因组ꎬ该区间包含２４个注释基因(图２Ｃ㊁表３)ꎮ表２㊀西瓜高密度遗传图谱构建结果Ｔａｂｌｅ２㊀Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｇｅｎｅｔｉｃｍａｐｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ基因组位置标记数量遗传长度(ｃＭ)平均遗传距离(ｃＭ)标记最大间隔(ｃＭ)Ｌｇ０１４３７１６１.１５０.３７２.６２Ｌｇ０２５０４１８５.４９０.３７２.３２Ｌｇ０３１０９６０.１３０.５５３.１６Ｌｇ０４６２８２７８.３２０.４４３.８７Ｌｇ０５３１４１１４.８１０.３７２.８７Ｌｇ０６３８０９５.０８０.２５２.７５Ｌｇ０７４８１１８６.９００.３９２.８２Ｌｇ０８２０５７２.０３０.３５２.１７Ｌｇ０９４３７１４７.５２０.３４２.２１Ｌｇ１０４５９１２１.６００.２６２.４０Ｌｇ１１３１９１７９.４１０.５６７.３８合计４２７３１６０２.４４０.３９－８６１江苏农业学报㊀２０２４年第４０卷第１期２.４㊀西瓜黄化叶片转录组分析及候选基因的筛选ＲＮＡ￣ｓｅｑ共检测１２个样本ꎬ其中Ｐ１㊁Ｐ２分别选取３个样本ꎬＦ２代群体中叶片黄化类型㊁绿叶类型分别选取３个样本ꎬ每个样本平均获得６ ４Ｇｂ高质量Ｃｌｅａｎｒｅａｄ数据ꎬＱ３０在９２ ０％以上ꎬ平均基因组比对率为９１ ４％ꎮ分别以Ｐ２Ｇ(亲本绿叶)与Ｐ１Ｙ(亲本黄叶)和Ｆ２Ｇ(Ｆ２代绿叶)与Ｆ２Ｙ(Ｆ２代黄叶)为对比组进行独立分析ꎬ其中Ｐ２Ｇ与Ｐ１Ｙ对比组中共检测到１３５６个差异表达基因ꎬ其中上调表达的基因５２９个ꎬ下调表达的基因８２７个ꎻＦ２Ｇ与Ｆ２Ｙ对比组中共检测到４１８０个差异表达基因ꎬ其中上调表达的基因１３７８个ꎬ下调表达的基因２８０２个(图３Ａꎬ图３Ｂ)ꎮＰ２Ｇ与Ｐ１Ｙ对比组和Ｆ２Ｇ与Ｆ２Ｙ对比组中均显著下调表达的基因共有３２７个㊁均显著上调表达的基因共有１３２个(图３Ａ)ꎮ以上结果表明ꎬ亲本中黄叶和绿叶差异表达基因数量显著小于Ｆ２代群体ꎬ说明Ｐ１和Ｐ２已相对纯合ꎻＧＯ和ＫＥＧＧ富集分析结果表明ꎬ差异表达基因富集通路多与光合㊁应激反应等有关ꎬ说明黄叶和绿叶西瓜植株在光合作用等方面存在较大差异ꎮ表３㊀候选区间注释基因Ｔａｂｌｅ３㊀Ｇｅｎｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｎｏｔａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｃａｎｄｉｄａｔｅｉｎｔｅｒｖａｌ基因㊀㊀染色体起始位置(ｂｐ)终止位置(ｂｐ)基因方向基因功能注释㊀㊀㊀㊀㊀Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５８９０染色体２１３９５６４１７１３９５７３２７－ａｃａｎｔｈｏｓｃｕｒｒｉｎ￣１￣ｌｉｋｅＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９００染色体２１４０２９９６８１４０３１１１０－未知的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９１０染色体２１４０３１２０２１４０３２２６５－ａｃａｎｔｈｏｓｃｕｒｒｉｎ￣１￣ｌｉｋｅＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９２０染色体２１４０３３５８０１４０３７３７９－未知的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９３０染色体２１４０５５６７６１４０５７３７８－含ＢＰＴＩ/Ｋｕｎｉｔｚ结构域的蛋白质２亚型Ｘ２Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９４０染色体２１４１５７１２２１４１５８３１０＋未知的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９５０染色体２１４２０１３７３１４２０２３７５－与ＴＭＡ７相关的翻译机制蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９６０染色体２１４２６７３１０１４２７０８０９－Ｂ类锌指蛋白质转录因子ꎬ包含ＤＵＦ１６６４结构域Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９７０染色体２１４２７０９０６１４２７４８４７＋脂质结合血清糖蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９８０染色体２１４２７７６８６１４２７８９０４－蛋白质核融合缺陷６ꎬ叶绿体/线粒体样亚型Ｘ１Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９９０染色体２１４２８３０４７１４２８３３２９＋未知的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０００染色体２１４３７００８６１４３７２００２＋抗坏血酸氧化酶同源物Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０１０染色体２１４３７６４３９１４３７６７８２＋未知的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０２０染色体２１４４６１３７６１４４６４３０７－双组分反应调节蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０３０染色体２１４４９４６０７１４４９７１１４＋双组分反应调节蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０４０染色体２１４５４９７６５１４５５０４２５＋包含ＤＵＦ６７９结构域的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０５０染色体２１４５５０６２６１４５５１９３５－ＤＮＡＪ同源亚家族Ｂ成员１３Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０染色体２１４６７０６９３１４６７１７０７＋蛋白质Ｙｃｆ２Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０７０染色体２１４８３７２１９１４８７５２７７－Ｕ１１/Ｕ１２小核核糖核蛋白(相对分子质量６５０００)蛋白质亚型Ｘ２Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０８０染色体２１４９９０５２０１４９９０７１９－未知的蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０９０染色体２１５０５９８９９１５０６３２０９＋环型Ｅ３泛素转移酶Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６１００染色体２１５１５５２０９１５１５７４５６＋含五肽重复的家族蛋白质Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６１１０染色体２１５１６５１４２１５２２６９８６＋尼曼￣匹克Ｃ１蛋白样亚型Ｘ２Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６１２０染色体２１５２３１４６０１５２３１９７６－锌指家族蛋白质＋ 表示基因注释在染色体正链ꎻ － 表示基因注释在染色体负链ꎮ㊀㊀对西瓜２号染色体１３９５０３０６~１５５１７５９１ｂｐ(大小约为１ ５６Ｍｂ)内的２４个注释基因进行功能分析和转录组表达差异分析ꎬ结果显示ꎬ２４个注释基因中有１７个在植株叶片中表达ꎬ仅有基因Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０㊁９６１张朝阳等:ＢＳＡ联合转录组分析发掘西瓜叶片黄化候选基因Ａ:ＢＳＡ定位结果ꎮＢ:西瓜２号染色体遗传图谱及叶色黄化标记定位ꎮＣ:根据西瓜参考基因组９７１０３ｖ２注释候选区域的基因ꎮＳＮＰｉｎｄｅｘ:单核苷酸多态性指数ꎮ图２㊀西瓜叶片黄化基因精细定位Ｆｉｇ.２㊀ＦｉｎｅｍａｐｐｉｎｇｏｆｌｅａｆｙｅｌｌｏｗｉｎｇｇｅｎｅｓｉｎｗａｔｅｒｍｅｌｏｎＡ:Ｐ２Ｇ与Ｐ１Ｙ对比组及Ｆ２Ｇ与Ｆ２Ｙ对比组上调和下调基因数量Ｖｅｎｎ图ꎻＢ:Ｐ２Ｇ与Ｐ１Ｙ对比组及Ｆ２Ｇ与Ｆ２Ｙ对比组上调和下调基因数量柱形图ꎻＣ:Ｆ２Ｇ与Ｆ２Ｙ对比组差异基因火山图ꎬ标注基因为候选区间基因ꎮＰ１Ｙ:亲本黄叶ꎻＰ２Ｇ:亲本绿叶ꎻＦ２Ｇ:Ｆ２代绿叶ꎻＦ２Ｙ:Ｆ２代黄叶ꎮ图３㊀西瓜黄叶与绿叶转录组差异表达基因分析Ｆｉｇ.３㊀Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙｅｘｐｒｅｓｓｅｄｇｅｎｅｓｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅｏｆｗａｔｅｒｍｅｌｏｎｙｅｌｌｏｗｌｅａｆａｎｄｇｒｅｅｎｌｅａｆ０７１江苏农业学报㊀２０２４年第４０卷第１期Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３５９５０㊁Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０１０㊁Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０２０在叶片黄化植株与绿叶植株中的表达存在显著差异ꎬＣｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０在Ｐ２Ｇ和Ｆ２Ｇ中均显著上调表达(图３Ｃ)ꎬ其注释功能为Ｙｃｆ２蛋白编码基因ꎬ该编码基因为被子植物中最重要的质体基因ꎬ与植物光合作用有关ꎮ３㊀讨论与结论化学ＥＭＳ诱变是人工创造突变体最常用的处理方式之一ꎬ叶片黄化是最常见的诱变表型[２２]ꎮ笔者所在课题组前期通过ＥＭＳ诱变西瓜种子ꎬ获得稳定遗传的西瓜叶片黄化材料ꎬ其整个生育期均可保持黄化状态ꎮ植物叶片黄化突变ꎬ又称叶绿素缺乏突变ꎬ通常是由叶绿素合成或降解途径被破坏所致[３８]ꎮ目前ꎬ研究者已经在水稻[３９]㊁番茄[４０]㊁黄瓜[１９]㊁拟南芥[４１]等植物中发现了黄化突变体ꎮ有研究发现ꎬ不同类型的叶色突变的遗传规律差异较大ꎬ有些叶色突变可能是核遗传ꎬ也可能是细胞质遗传ꎬ水稻[４２]㊁玉米[４３]㊁小麦[４４]㊁黄瓜[４５]㊁番茄[４６]等都由１对或２对隐性核基因控制ꎮＺｈａｎｇ等[２１]研究证实ꎬ西瓜叶片白化突变是由１对隐性等位基因(ｊａｊａ)控制的ꎮＰｒｏｖｖｉｄｅｎｔｉ[２０]发现ꎬ西瓜叶色斑驳突变由１对隐性基因(ｓｌｖ)控制ꎮＫｉｄａｎｅｍａｒｉａｍ等[３０ꎬ４７]发现ꎬ西瓜叶色后绿突变是由１个隐性基因(ｄｇｄｇ)控制的ꎮＺｈｕ等[２５]研究发现ꎬ西瓜黄化突变体ｗ￣ｙｌ由１对隐性核基因控制ꎬ与本研究结果一致ꎮ西瓜作为重要的园艺经济作物[４８￣５１]ꎬ在中国的栽培面积和产量均居世界首位ꎮ经长期人工选择ꎬ栽培西瓜遗传背景狭窄ꎬ多态性分子标记开发受限ꎬ致使西瓜分子标记辅助育种及品种改良进展缓慢ꎮ高密度遗传图谱的构建不仅是开发西瓜重要农艺性状遗传基因/ＱＴＬ紧密连锁分子标记的重要手段ꎬ亦是深入挖掘和解析西瓜重要农艺性状基因的基础ꎬ通过遗传图谱构建进行基因/ＱＴＬ定位研究已经在西瓜多种性状研究中得到成熟应用[５２￣５３]ꎮ本研究基于ＢＳＡ定位ꎬ将西瓜叶片黄化基因定位于２号染色上ꎬ为了进一步获得可靠定位基因ꎬ本研究开发了ＳＮＰ标记ꎬ用于构建高密度西瓜遗传图谱ꎬ并将西瓜叶片黄化基因定位到２号染色体１３９５０３０６~１５５１７５９１ｂｐ(大小约为１ ５６Ｍｂ)ꎬ比对西瓜参考基因组９７１０３ｖ２发现ꎬ在候选区段内包含２４个注释基因ꎬ１７个基因在叶片中表达ꎬ４个基因在黄叶与绿叶转录组分析中存在显著差异表达ꎬ其中基因Ｃｌａ９７Ｃ０２Ｇ０３６０６０是Ｙｃｆ２蛋白的编码基因ꎬＹｃｆ２/ＦｔｓＨ调控的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸￣苹果酸脱氢酶是叶绿体或非光合质体在黑暗中产生腺嘌呤核苷三磷酸的关键酶[５４]ꎬ是光合生长必需的酶[５５]ꎮ目前ꎬＹｃｆ２基因已被证实是被子植物中最重要的质体基因[５６]ꎬ它在高等植物中发挥着重要功能[５７]ꎮ在本研究中ꎬ由于双亲重测序深度不高ꎬ候选区间注释基因编码区中未发现可靠突变ꎬ但转录组结果显示ꎬＹｃｆ２在叶片黄化西瓜材料中的表达量显著下调ꎬ说明叶片黄化西瓜材料的光合作用系统可能与正常绿叶植株光合系统存在显著差异ꎬ相关机制需要进一步研究ꎮ本研究结果可为进一步挖掘叶片黄化植株光合作用机制奠定一定科学基础ꎮ参考文献:[１]㊀陈婷婷ꎬ符卫蒙ꎬ余㊀景ꎬ等.彩色稻叶片光合特征及其与抗氧化酶活性㊁花青素含量的关系[Ｊ].中国农业科学ꎬ２０２２ꎬ５５(３):４６７￣４７８. 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作物育种学试题及答案《作物育种学》课程考试样卷1一、名词解释(每小题2 分，共10 分)1.DUS：农作物的品种的三个基本要求（0.5分），既特异性（0.5分）、一致性（0.5分和稳定性（0.5分）。

2.选择育种：直接利用自然变异，即不需要人工创造新变异而从中进行选择并通过比较试验的育种途径称为选择育种。

（2分）3.聚合杂交：通过一系列杂交将几个亲本的优良基因聚合于一起。

（2分）4.杂种优势：杂种优势是指杂交种品种（即F1）表现出的某些性状或综合性状对其亲本品种（系）的优越性。

（2分）5.体细胞杂交：又称原生质体融合，两种原生质体间的杂交。

（2分）二填空题（每空1分共15分）1.现代农业对作物品种性状的要求主要有高产、?稳产?优质、适应性强；2.根据作物品种的繁殖方式、商品种子生产方法、遗传基础、育种特点和利用形式等可将作物品种区分为下列类型?自交系品种或纯系品种?杂交种品种群体品种和?无性系品种；3.种质资源工作的内容包括收集、保存、?研究?创新?利用；4.轮回选择的方法包括群体间改良和?群体内改良；5.配合力是自交系的一种内在属性，受多种基因效应支配，农艺性状好的自交系不一定就是配合力高，只有配合力高的自交系才能产生强优势的杂交种。

试用格子方试验计算SCA和GCA填表（表格在最后）。

? 0.45 ⑴ 0.33 ⑵ -0.09 ⑶ 0.31⑷0.71 ⑸0.27 、三、选择题(每小题 1 分，共11分)1.杂合基因型的作物，自交后代的生活力（1 ）；衰退?增强?不变?难以确定2.由胚珠或子房壁的二倍体细胞经过有丝分裂而形成胚，和由正常胚囊中的极核发育成的胚乳而形成种子，这种生殖方式称为（3 ）。

无孢子生殖?二倍体孢子生殖?不定胚生殖?单性生殖3. 纬度相近的东西地区之间引种比经度相同的南北之间引种成功的可能性（1 ）一些。

大?小?不好确定4.纯系学说认为，在自花授粉作物原始品种群体中选择（1 ）有效?无效?有的人选择有效，有的人选择无效?难以确定5.从理论上讲，杂交育种工作中，所用亲本越多越（1 ）好?不好?易行（成本越低）?难以育出好品种6.杂种优势的遗传基础是（ 2 ）显性假说?显性假说和超显性假说?超显性假说?纯系学说7.作物诱变育种中，主要处理植物的（3 ）植株或植株的局部?花粉?种子?都可以8.普通小麦×硬粒小麦杂交，是（1 ）种间杂交?属间杂交?种内不同类型杂交?）亚种间杂交9. 小种分化明显的的病原菌群体，实由若干个毒性有所不同的小种组成，其中比例较小的小种，称为（ 2 ）优势小种?次要小种?生理小种?）毒性小种10.群体改良有各种不同的方法，常用的是（3 ）。

西瓜雄性不育两用系一代杂种制种技术
武兴丽;刘寅安
【期刊名称】《北方园艺》
【年(卷),期】2003(000)002
【摘要】@@ 西瓜一代杂种具有显著的产量优势,一般可比对照品种增产30%～50%,因此西瓜一代杂种已在国内外广为利用.
【总页数】2页(P32-33)
【作者】武兴丽;刘寅安
【作者单位】沈阳市农业科学院,110034;沈阳市农业科学院,110034
【正文语种】中文
【中图分类】S6
【相关文献】
1.大白菜雄性不育两用系一代杂种制种技术 [J], 李登飞;董秀珍
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4.甜椒雄性不育两用系一代杂种——冀研5号 [J], 范妍芹;刘云
5.利用雄性不育两用系配制的辣椒一代杂种‘冀研8号’ [J], 范妍芹;刘云;严立斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

西瓜杂交制种的关键技术措施
西瓜杂交制种的关键技术措施是去雄和授粉受精。

去雄是保证制种纯度的根本措施，授粉受精是制种成败的关键。

1 去雄
西瓜的雄蕾和雌蕾很容易区分，没有子房的花蕾为雄蕾。

因此，从母本苗刚现蕾就可以去雄，将母本蔓上所有的雄蕾全部去除，不要等到开花时再去除，也不一定每天都要去雄，一次可以将瓜蔓上每节的雄蕾都去掉，整个生长期去雄3-4次。

去雄同时给雌蕾套袋，以防被漏掉的雄花自然授粉。

2 授粉受精
2.1 授粉工具和物品的准备主要有小竹篮(盛放纸筒、标签绳等)，小竹棍(直径为2cm左右，长20-30cm，做隔离纸筒用)、隔离用小纸筒(用旧报纸或其它纸卷套在小竹棍一端糊好，再抽出即可，纸筒长4-5cm、口径大小以能套过雌花子房为宜)、标签绳(可将红色或白色包装带剪成20cm左右的1条条绳子，用作标记)。

2.2 雄花的采集在父本田采集雄花以前进行1次除杂工作，将所有不纯正、不健壮的父本苗拔除。

在雄花开放前1天傍晚或当天清晨，采集生长健壮的纯父本花朵，雄花的采摘量以1朵雄花可授3朵雌花进行估算。

雄花采好后放在小篮子里，盖上湿纱布备用。

2.3 授粉操作授粉时间晴天气温较高时应在上午6-9时进行，阴天气温较低时可相应推迟到上午10时。

因为雌雄花大都在这段
时间开放。

授粉时先拿去套在雌花上的纸筒，取篮子内刚开放的雄花，去掉花瓣，将雄花花药轻轻涂在刚开放的雌花柱头上，然后用剪好的标签绳系在授粉的雌花花柄上或此节的蔓上，作为制种瓜的标记，超过上午10时应停止授粉。

凡漏授粉的雌花和10时后开的雌花全部去除，确保后面开的雌花在杂交制种后提高坐果率。

作物育种学试题及答案第一章绪论一、选择题：1.作物进化的基本因素有： ( )A. 遗传B. 变异C. 选择D. 漂变2.作物育种的实质： ( )A. 遗传B. 作物的进化C. 选择D. 作物的人工进化3.作物育种学的基本理论是( )。

A. 遗传学B. 生物学C. 植物学D. 生物进化论4.在人工选择的过程中，自然选择起作用吗? ( )。

A. 不起作用 B．起一定作用 C．起主要作用 D．起有利作用5.从生态学上讲，一个作物品种就是一个（）。

A. 地区型B. 地理型C. 地域型D. 生态型6.在育种历史上，大幅度提高了作物单位面积产量的育种途径是哪些?( )。

A．系统育种 B．抗病育种 C．矮化育种 D．杂种优势利用E.辐射育种7.品种是人类根据一定地区生产和生活需要而创造的一种作物群体，它具有( )。

A．遗传性状的相对稳定性B.遗传性状的相对一致性C．遗传性状的新颖性 D．区域性 E．时间性8.作物育种的基本任务是( ) 。

A. 研究作物牲状的遗传规律 B．搜集、研究和创造种质资源C．培育作物新品种 D．研究育种方法 E．研究种子生产技术二、填空：1.作物进化与生物进化无本质区别，它们都涉及、、这几个主要因素。

是植物进化的基础，能够巩固和积累优良的变异，可使变异向有利方向巩固和发展，形成新类型、新物种。

2.作物育种和良种繁育学研究的对象是:三、判断下面各题的正误，正确的划“√”，错误的划“×”。

1.如果是杂交种，在品种标准中，除说明栽培技术要点外，还需要说明杂交制种技术。

( )2.农业种子可归纳为三种类型，即真正的种子、类似种子的果实，营养器官。

（）3．作物育种学又称为人工进化的科学。

它是利用人工创造的遗传变异，而不是利用自然发生的变异培育新品种。

( )4．生物进化的三大要素是生存竞争、变异和选择( )。

5．从生态学来讲，一个作物品种就是一个地区型。

( )6. 品种是植物学上的分类单位。

G-蛋白与光敏胞质雄性不育小麦育性转换关系胡海蓓;邱慧;何之常【期刊名称】《武汉大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2000(46)4【摘要】用孔雀绿定磷法测定在不同光照条件下 ,光敏胞质雄性不育小麦育性转换期叶片和幼穗中 G-蛋白的GTPase活性变化 .结果表明 :在 16 h/d光照 (L D)下 ,(牡山羊草 )白皮 2 2 4[(Aegilopsjuvenalis) baipi2 2 4]和 (牡山羊草 ) NPFP[(Aegilops juvenalis) NPFP]在光敏感期 ( )内 G-蛋白的 GTPase活性分别高出 10 h/d(SD)处理下的30 %和 6 0 % .光敏期后 ,幼穗的 GTPase活性也表现出 L D处理高于 SD处理 .这种差异表明 :G-蛋白的 GTPase活性变化与光敏胞质雄性不育小麦的育性转换有关系 .【总页数】4页(P483-486)【关键词】G-蛋白;光敏胞质雄性不育小麦;育性转换【作者】胡海蓓;邱慧;何之常【作者单位】武汉大学生命科学学院【正文语种】中文【中图分类】S512.103.5;Q513.3【相关文献】1.带Aegilops crassa山羊草胞质的小麦光敏胞质雄性不育 [J], Murai,K;李素华2.温光敏小麦雄性不育系C49S的育性转换及恢复研究 [J], 王涛;张作仕;曾秀英;李竹林3.光敏胞质雄性不育小麦育性转换期叶片中NAD激酶和NADP磷酸酶？… [J], 杨万年;干华忠4.小麦细胞质光敏雄性不育育性恢复的遗传研究 [J], 王艳;郭小丽;张爱民;吴晓华;李润枝5.小麦D^2型光敏性细胞质雄性不育系在不同光照条件下可溶性蛋白的比较分析[J], 姜静;刘伟华;石锐;张月学;李集临因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第五节雄性不育性及其在杂种优势中的应用尽管利用杂种优势已成为提高农业生产效益的主要途径之一，但除了像玉米等少数雌雄异株或雌雄同株异花作物外，在未解决人工去雄的困难以前，难以在生产上大面积推广。

而解决这一困难的有效途径是利用植物的雄性不育性。

目前水稻、玉米、高粱、洋葱、油菜等作物已经利用雄性不育性进行杂交种子的生产，并产生了巨大的经济效益和社会效益。

一、雄性不育的类别(一)细胞质不育不育由细胞质基因控制，而与核基因无关。

其特征是所有可育品系给不育系授粉，均能保持不育株的不育性，也就是说找不到恢复系。

这对营养体杂优利用的植物育种有重要的意义。

如：Ogura萝卜细胞质不育系。

(二) 核不育不育性是由核基因单独控制的(简称GMS)。

1、一对隐性核基因控制的雄性不育性蔬菜不育材料大都属于此类。

msms 不育，MsMs或Msms可育，共有三种基因型。

msms与MsMs交配后代全部可育；msms与Msms交配后代可育、不育株1：1分离；Msms自交后代可育、不育株按3：1分离。

只有用Msms作父本与msms不育株测交，可以获得50%的雄性不育株和50%的雄性可育株。

由于在一个群体里，有50%的可育株用于保持不育性。

通常称其为“两用系”(ABline)或甲型两用系。

将其用于杂种一代制种，则需要拔除50%的可育株。

因此，隐性核不育后代不能得到固定(100%)的不育类型。

2、一对显性基因控制的雄性不育性有杂合的不育株Msms、纯合的可育株两种基因型，纯合不育株（MsMs）理论上存在但实际上无法获得。

用Msms不育株与msms可育株杂交后代是半不育群体，此种两用系也叫乙型两用系。

3、由多个核基因控制的雄性不育中的一些组合可育成全不育系。

有核基因互作假说和复等位基因假说(曹书142或景书159)。

(三)核质互作雄性不育(简称CMS) 不育性由核基因(msms)和细胞质基因(S)共同控制的，又简称为胞质不育型。

一个具有核质互作不育型的雄性不育植物，就育性而言，有一种不育基因型和五种可育基因型。

实现无籽西瓜的原理是什么实现无籽西瓜的原理主要涉及两个方面：育种和栽培管理。

首先，从育种的角度来说，实现无籽西瓜主要涉及到两个基因：称为"Fw"和"fw"。

籽是由染色体上的两个隐性基因（ff）控制的，而无籽（fw）是由"Fw"基因控制的。

育种者通过杂交和选育技术，将在父本中含有"Fw"基因的不育线与在母本中含有"fw"基因的品种进行杂交，通过后代的筛选和选育，选择"Fw"基因稳定遗传的杂种，从而培育出无籽西瓜品种。

其次，在栽培管理方面，实现无籽西瓜的主要目标是减少构筑的数量和大小，从而减少籽的形成。

以下是几种常用的栽培管理方法：1. 灌溉控制：适当控制灌溉量和灌溉频率，避免过度灌溉和地下水位过高，以防止地下水分饱和，从而减少构筑的数量。

2. 施肥管理：合理施肥可以帮助无籽西瓜生长发育，但过量的氮肥会增加籽的形成。

因此，在施肥时要注意控制氮肥的用量，适量添加有机肥，提供其他营养元素以支持植物的正常生长。

3. 适宜的生长环境：提供适宜的生长环境对无籽西瓜的形成也很重要。

无籽西瓜喜欢温暖和阳光充足的环境，最适生长温度为25-35摄氏度，过低或过高的温度会影响果实的发育。

4. 预防措施：采取一些预防措施可以降低果实内籽的形成。

例如，在花期和果实膨大期施用一些植物生长调节剂可以减少籽的形成。

另外，及时采收成熟果实也可以减少籽的数量。

通过以上的育种和栽培管理措施，实现了无籽西瓜的问题。

通过选育出含有"Fw"基因的无籽品种，并采取适当的栽培管理方法，在合适的生长环境下种植无籽西瓜，就能够得到无籽的果实。

这不仅满足了人们对西瓜口感的要求，也方便了西瓜的食用和加工。