黄瓜类胡萝卜素含量的QTL精细定位及相关调控基因的克隆

类胡萝卜素（carotenoid）是人体所必需的一种营养物质，是维生素A合成的前体。类胡萝卜素缺乏已经引起严重的世界性公共问题。基于项目组10余年的前期研究，项目以广为栽培的黄瓜（Cucumis sativus L.）为研究对象，利用所构建的RIL群体，研究类胡萝卜素含量性状改良的分子遗传机制，首先，研究黄瓜类胡萝卜素含量QTL的精细定位，确定该性状的QTL类型及遗传效应等，有助于确定有效的类胡萝卜素含量性状改良的常规育种策略，进一步利用所筛选出的各种分子标记，可以实现该性状改良的分子辅助育种。其次，将研究克隆黄瓜类胡萝卜素代谢途径中的相关调控基因，为类胡萝卜素性状的DNA重组和遗传工程操作的奠定基础，促进黄瓜类胡萝卜素性状改良的转基因育种。总之，项目的实施为培育富含类胡萝卜素黄瓜新品种提供理论和技术支撑，从而拓宽类胡萝卜素供给物种，为人类解决类胡萝卜素营养缺乏的世界性难题做出积极贡献。

该项目实施三年以来，主要取得了以下成果：.1. 黄瓜中控制β-胡萝卜素含量基因的定位。 为了研究黄瓜果肉中β-胡萝卜素含量的遗传规律，我们利用‘北京截头’黄瓜的自交系CC3（不含β-胡萝卜素）和西双版纳黄瓜的自交系SWCC8（富含β-胡萝卜素）构建了一套124个株系的重组自交系群体，并分别于2009年和2010年对其β-胡萝卜素的含量进行了测定。对测定数据的遗传分析表明，黄瓜果肉中β-胡萝卜素的含量由一个单隐性基因控制。进而我们进行了SSR分子标记的筛选，在3号染色体上筛选到7个与β-胡萝卜素含量连锁的SSR标记，它们在染色体上的顺序分别为SSR20710–SSR19511–SSR15419–SSR07706–ore–SSR23231–SSR11633–SSR20270。.2. 黄瓜中类胡萝卜素代谢相关基因的分离以及表达分析。以RIL群体中胡萝卜素含量最高的株系RIL-13为材料，在其授粉后的22d、26d、28d、32d、34d、35d、36d和37d对果肉进行取样。同时，利用表达谱芯片技术进行差异表达基因的分离，获得了大量的差异表达基因，并对其进行了聚类分析，经与拟南芥比对之后，获得了7个与类胡萝卜素代谢直接相关的基因。这7个基因分别是Cucsa.1、Cucsa.2、 Cucsa.3、 Cucsa.4、 Cucsa.5、 Cucsa.6和Cucsa.7。我们进而对这些基因进行了荧光定量PCR验证。.3. 黄瓜重要农艺性状的遗传分析和遗传图谱的构建。利用‘北京截头’黄瓜×西双版纳黄瓜产生的永久性重组自交系群体124个株系，对其苗期株高、第一雌花节位、第一分枝节位、初级分枝数、瓜长、瓜把长、瓜横径、瓜肉厚、瓜腔直径和单瓜重等10个重要农艺性状进行了分析，结果表明，这些性状分布频率大致接近正态分布，表明该群体是一个理想的作图群体。我们利用SSR标记构建了一个共有138个标记，总长度为1033.3CM，平均间距为7.5CM的图谱。