番茄果重基因FW9.1的图位克隆及与其它果重基因互作效应研究

Fruit weight is an important component of tomato yield. Map-based cloning of the key genes for fruit weight, analysis of their genetic and interaction effects, have important practical significance for tomato high yield breeding. Tomato fruit weight is controlled by many loci. Till now, just a few gene for fruit weight has been cloned and little is known about their interaction effects. Recently, the applicant identified the fruit weight 9.1 (fw9.1), a major dominant quantitative trait locus (QTL) controlling fruit weight in tomato, through QTL-seq. fw9.1 could increase fruit weight by up to 24.2%. fw9.1 also could account for 1.76 of d/a valule. fw9.1 has been narrowed down to a 236-Kb region on chromosome 9. This project will ⑴ determine FW9.1 gene through map-based cloning and transgenic complementation test; ⑵ Analyze the haplotypes of FW9.1 and their genetic effects on fruit weight in 360 tomato lines. ⑶ Analyze the genetic and interaction effects of the haplotypes of FW9.1 and the known genes on fruit weight under same genetic background. ⑷ Analyze the combinations of haplotypes of FW9.1 and the known genes for fruit weigh in tomato breeding lines. ⑸ Develop molecular markers and identify the excellent combinations of haplotypes for fruit weight improvement in tomato. The findings of this project will provide an important genetic resource and strong theoretical guidance for tomato breeding.

果实重量是决定番茄产量的重要因素。因此，克隆果实重量关键基因、并分析其单元型的遗传及互作效应，对于番茄丰产育种具有重要指导意义。番茄果实重量受多个遗传位点控制。目前，已经被图位克隆的主效基因比较少，它们之间的互作效应也知之不多。本课题组最近发现了一个显性主效QTL fw9.1。它可使果实重量增加24.2%，d/a值可达1.76。它已被定位在9号染色体236-Kb的区段内。本项目拟在此基础上，对FW9.1基因进行图位克隆及转基因功能互补验证；利用番茄变异组360份番茄材料分析FW9.1基因的单元型及其遗传效应；利用同一大果番茄材料为轮回亲本的高代回交系，分析FW9.1和已知番茄果实重量主效基因单元型的遗传及互作效应；分析普通番茄中FW9.1和已知番茄果实重量主效基因的优异单元型的分布及组合情况；开发功能型分子标记、找出优异单元型组合。研究结果将为番茄丰产育种提供重要基因资源和有力理论指导。

果实重量是决定番茄产量的重要因素之一。克隆果实重量关键基因并分析其单元型的遗传效应，对于番茄高产育种具有重要指导意义。本课题组发现了一个果实重量显性主效QTL fw9.1，并进行了初步定位。在此基础上，本项目主要进行了番茄果实重量主效基因FW9.1的精细定位；分析了FW9.1不同等位基因对果实相关性状、果实细胞数量和大小、其它重要农艺性状的影响；并分析了已经克隆的果实重量主效基因在同一番茄材料背景下的果重遗传效应。本项目将番茄果实重量主效基因FW9.1精细定位到202 kb的范围内。根据国际番茄基因组基因注释ITAG4.0版本，该区段编码18个基因。明确了FW9.1大果等位基因可以同时增加果实长度和直径，其组织解剖的原因是增加了细胞数量。FW9.1大果等位基因对始花时间、始花节位、每穗花数和每穗果数等重要农艺性状没有显著影响。然而，FW9.1大果等位基因会显著降低可溶性固形物含量（SSC）。基本确定已经被克隆的fw2.2、fw3.2、fw11.3、lc和fas等5个番茄果重主效位点中，fw3.2和lc两个位点的果实重量遗传效应比较高，而且比较稳定，因此比较适合用于番茄果实重量的分子改良。本项目研究结果为阐明番茄果重主效基因FW9.1的分子功能和促进番茄果实重量的分子改良打下了坚实的基础。本项目培养了博士研究生3名，硕士研究生3名，其中1名博士研究生和2名硕士研究生已经毕业。本项目主要研究结果相关的文章正在撰写中。部分相关内容已经发表SCI论文1篇、接受中文核心期刊论文1篇、授权国家发明专利1项。项目总经费67.2000万元，实际支出66.2651万元，各项支出与预算基本相符。剩余经费0.9349万元，剩余经费将用于该项目的后续研究。