冬瓜籽型基因ss的克隆及功能研究

The seed of wax gourd can be divided into two types: unilateral seed and bilateral seed. Because of its high germination rate and germination speed, the bilateral seed was favored by seed companies and growers. In our previous studies, we analyzed the inheritance of seed shape, and the result showed that it was controlled by one single gene, with bilateral dominant to unilateral. Besides, the seed shape (ss) gene was preliminarily mapped on chromosome 4, with the genetic distance of flanking regions of 0.4 and 0.8 cM, respectively. In order to fine mapping ss gene, in this project we will grow a larger F2 population which was utilized for preliminary mapping, using the polymorphism molecular markers based on genome resequencing. Then the candidate gene will be cloned by the map-based cloning method. The expected result of this study will not only lay a solid foundation for wax gourd breeding but also can elucidate the functional mechnism for the seed shape differentiation of wax gourd, which has important theoretical and practical values.

冬瓜种子分为单边籽和双边籽两种类型，其中双边籽种子因发芽率高、发芽速度快而倍受种子公司及种植户喜爱。项目组前期研究了冬瓜籽型性状的遗传规律，结果表明籽型是受一对核基因控制的质量性状，双边对单边为显性，同时将籽型基因（seed shape, ss）定位于第4连锁群，距两侧标记间的距离分别为0.4和0.8cM。本项目将扩大种植初定位所利用的F2群体，并基于基因组重测序开发亲本间多态性分子标记，对ss基因进行精细定位，进而利用图位克隆法克隆候选基因。预期研究结果不仅为冬瓜双边籽育种奠定坚实的理论基础，而且能够阐明冬瓜籽型分化的作用机制，具有重要的理论和应用价值。

根据种皮形状可将冬瓜种子分为单边籽和双边籽两种类型，不同籽型的冬瓜种子发芽率和发芽势差异显著，双边籽冬瓜品种深受种子公司及种植户喜爱，因此籽型是冬瓜重要的经济性状。籽型是冬瓜果实成熟期性状，获得与之紧密连锁的分子标记或可直接利用的基因，可在苗期进行分子标记辅助选择育种，提高选择的准确性，从而提高育种效率。本项目以单边籽和双边籽高代自交系构建的F2群体为材料，将籽型基因定位于第4连锁群，与两侧标记间的遗传距离分别为0.4cM和0.8cM。同时，基于冬瓜全基因组信息，利用全基因组关联分析将籽型基因定位于相同位置。进一步根据定位区间内的序列信息，筛选到一个候选基因BhYABBY4。该基因共有7个外显子，编码区501bp，编码166个氨基酸。随后，利用实时定量PCR技术分析了该基因在不同组织中的表达，并开发了一对dCAPs标记，可成功用于分子标记辅助选择。相关成果荣获中华农业科技奖二等奖1项。项目主持人入选农业农村部杰出农业青年科学家、‘广东特支计划’科技青年拔尖人才等人才计划，被评为广东省农业科学院金颖之星和优秀共产党员。项目组主要成员入选广州市珠江科技新星。此外，项目主持人晋升为研究员。本项目不仅定位了籽型基因，而且筛选到1个目的基因，为后续开展籽型基因的功能研究奠定了重要的理论基础。