黃瓜性型遺傳規(guī)律及性別決定相關(guān)基因的分布和表達(dá)研究.pdf

1、黃瓜(Cucumis sativus L.)屬葫蘆科(Cucurbitaceae)、甜瓜屬(Cucumis)、一年生草本蔬菜作物.黃瓜是世界性的重要蔬菜.我國(guó)是世界上黃瓜栽培面積最廣、總產(chǎn)量最高的國(guó)家.雌花節(jié)率的高低是影響黃瓜產(chǎn)量的重要因素.同時(shí),利用黃瓜全雌性品系能極大地簡(jiǎn)化雜交種的制種工作.由于黃瓜性別表現(xiàn)和遺傳機(jī)制的復(fù)雜性,利用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行性別調(diào)控和雌性的育種效率不高.因此深入研究黃瓜性型的遺傳規(guī)律,認(rèn)識(shí)黃瓜性別決定相關(guān)基因在不

2、同性型黃瓜種質(zhì)資源中的分布及表達(dá)特征,對(duì)全面理解黃瓜性別分化的機(jī)理,加快雌性品系的選育具有重要的意義,同時(shí)可為性別決定基因的分離克隆、體外重組與遺傳轉(zhuǎn)化奠定基礎(chǔ).本試驗(yàn)從三個(gè)方面進(jìn)行了研究,得到如下研究結(jié)果:1刑用全雌性系"G5224"、強(qiáng)雌性系"1613EF"分別與普通性型株系"YX05-3-10"雜交、自交和回交,獲得了兩個(gè)組合的F<,1>、F<,2>、BC<,1>P<,1>、BC<,1>P<,2>6個(gè)群體.通過(guò)對(duì)各組合P<,1>、

3、P<,2>、F<,1>、F<,2>、BC<,1>P<,1>、BC<,1>P<,2>六世代植株性型的定性觀測(cè),并經(jīng)X<'2>測(cè)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)全雌和強(qiáng)雌性狀分別由一對(duì)不完全顯性等位基因控制.以兩個(gè)組合的P<,1>、P<,2>、F<,1>、F<,2>群體的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),進(jìn)一步對(duì)性型進(jìn)行了數(shù)量遺傳學(xué)的分析,表明全雌性性狀和強(qiáng)雌性性狀均是由一對(duì)主基因控制,而且存在微效多基因.在全雌性組合中,主基因的遺傳率為83.8﹪,微效多基因的遺傳率為8.5﹪:在強(qiáng)雌

4、性組合中,主基因的遺傳率為82.0﹪,微效多基因的遺傳率為8.6﹪.2.利用特異引物PCR方法,檢測(cè)了黃瓜性別決定相關(guān)基因ACC合酶基因CS-ACS1G、ACC氧化酶基因CS-ACO2和CS-ACO3、乙烯受體基因CS-ETR2和CS-ERS在78份不同性型的黃瓜材料中的分布,發(fā)現(xiàn)這5個(gè)基因均存在于所有材料的基因組中,不具有性型特異性.還對(duì)ACC合酶基因進(jìn)行了克隆,序列分析證明擴(kuò)增產(chǎn)物正是ACC合酶基因CS-ACS1G.說(shuō)明多數(shù)學(xué)者認(rèn)為

5、的CS-ACS1G具有雌性特異性的結(jié)論不具有廣泛的適用性.3.利用半定量RT-PCR方法研究了ACC合酶基因CS-ACS1G、ACC氧化酶基因CS-ACO2和CS.AC03、乙烯受體基因CS.ETR2和CS..ERS在全雌性材料"G5224"、強(qiáng)雌性材料"1613EF"和"106BE"、普通性型材料"YX05-47-4"和西雙版納黃瓜"BN32"經(jīng)或不經(jīng)性別誘導(dǎo)處理后8個(gè)時(shí)間段的表達(dá)特征.結(jié)果發(fā)現(xiàn),就每一個(gè)基因在不同性型材料中的表達(dá)來(lái)看

6、,ACC合酶基因CS-ACS1G在所有樣品中均未表達(dá),說(shuō)明該基因在苗期的自然表達(dá)與否,與后期植株的性型表現(xiàn)沒(méi)有直接的關(guān)系,與前人的研究結(jié)果基本一致.ACC氧化酶基因大多表現(xiàn)瞬時(shí)或間歇性表達(dá),且僅在全雌性材料和普通性型材料中,表現(xiàn)了與雌性的一定程度的協(xié)同關(guān)系.乙烯受體基因CS-ERS僅在雌性材料"G5224"和強(qiáng)雌性材料"106BE"中瞬間表達(dá),硝酸銀明顯抑制了其表達(dá),而在普通性型材料中均未表達(dá),表現(xiàn)了與雌性材料的特異協(xié)同關(guān)系;乙烯受體基

7、因CS-ETR2在所有樣品中均有表達(dá),且硝酸銀能抑制其表達(dá)(除"1613EF"外),乙烯利促進(jìn)其表達(dá),其在5個(gè)材料中的表達(dá)與雌性的表現(xiàn)有一定的相關(guān)性.就所有基因在同一材料中的表達(dá)來(lái)看,在全雌性黃瓜材料中,ACC氧化酶基因CS-ACO2和CS-ACO3、乙烯受體基因CS-ETR2和CS-ERS4個(gè)雌性相關(guān)基因得到了表達(dá),并且均表現(xiàn)了與雌性的相關(guān)性.在強(qiáng)雌材料"1613EF"中,CS-ACO2、CS-ACO3和CS-ETR2有表達(dá),但兩個(gè)A

8、CC氧化酶基因的表達(dá)在硝酸銀處理后反而被促進(jìn),乙烯受體基因CS-ETR2則在處理和對(duì)照中的表達(dá)無(wú)差異.在強(qiáng)雌材料"106BE"中,4個(gè)基因均有表達(dá),兩個(gè)ACC氧化酶基因的表達(dá)與在"1613EF"中的表達(dá)有相似之處,兩個(gè)乙烯受體基因的表達(dá)則表現(xiàn)出與雌性的協(xié)同關(guān)系.在普通性型材料"YX05-47-4"中,除CS-ERS外的ACC氧化酶基因和乙烯受體基因均有表達(dá),且與雌性表現(xiàn)存在一定的協(xié)同關(guān)系.在西雙版納黃瓜中,僅有CS-ACO3、CS-ET