黄瓜短果基因的定位、克隆及功能分析

黄瓜（Cucumis sativus L.）是最重要的蔬菜作物之一，果实长度是其重要的外观品质性状。然而，消费习惯和用途差异使人们对黄瓜长度的要求不一，因此，研究控制果实长度的分子机制，可以为黄瓜品质育种提供理论依据。本项目组获得了一个和黄瓜果实长度相关的突变体，该突变体果实变短，遗传分析证明，该短果型突变性状由一对隐性等位基因控制。本项目将对这个短果基因展开研究。依据粗定位结果，在目标区域开发更多分子标记，构建大规模精细定位群体，通过高精度连锁分析克隆短果基因，然后进行转基因互补验证，检测该基因的时空表达，及亚细胞定位等；比较突变体和其亲本的表达谱，揭示短果基因的调控网络；将短果基因开发成容易检测的分子标记，以用于短果型黄瓜品种的分子标记辅助育种。短果基因的克隆及功能研究可以帮助人们了解控制黄瓜果实长度的分子机理，不仅有重要的科学意义，而且也有着潜在的应用价值。

黄瓜（Cucumis sativus L.）是世界范围内广泛种植的蔬菜，也是我国设施生产的重要作物。果实大小是黄瓜重要的外观品质指标，研究黄瓜果实形状、大小的调控机制，可以为黄瓜品质育种提供理论依据。黄瓜短果突变体（short fruit 1，sf1）是隐性单基因自然变异的突变体，除果实变短外，突变体果实表面无瘤、果刺变长、蜡粉变少，雌花柱头和种子腔变大，易裂瓜；短果突变体果皮中叶绿素和类胡萝卜素的含量显著降低，果肉中类胡萝卜素的含量升高，果实的硬度和脆度变大。说明 sf1具有一因多效性。突变体及野生型果实生长发育曲线均呈S形，在花后 9 d左右生长最快，花后 20 d左右达到平台期，但突变体的生长速度显著低于野生型。显微观察结果显示，短果突变体果实细胞在花后 0 d、 9 d、 23 d 均显著大于野生型，说明突变体果实变短是由于细胞数目的减少所致。利用短果突变体和‘chinese long 9930’构建了定位群体，进行sf1的精细定位，筛选了 6720 棵 F2植株，将 sf1 定位到Chr.6 174.3 kb 的区段内，已确定161.7 kb 在两者之间无差异，剩余12.6 kb在测序分析中。转录组测序结果表明，花前6天、2天和花后9天，短果突变体细胞分裂素转导途径中组氨酸磷酸转运蛋白（AHP）的编码基因表达量均显著下调。短果突变体生长素输入载体AUX1和早期响应基因Aux/IAA、GH3和SAUR的表达量上调或下调；花后9天，赤霉素合成途径 5 个基因的表达量上调或下调，赤霉素受体GID1的表达量下调。研究结果为sf1基因的克隆，以及了解黄瓜果实长度、果瘤及蜡粉发育机制打下了基础。