發(fā)布時間：2018-05-17 17:35

  本文選題：西瓜 + 性別�。� 參考：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：葫蘆科(Cucurbitaceae)瓜類作物因包含被子植物全部7種性型而成為植物性別決定機(jī)理的模式作物。與甜瓜(Cucumis melo)、黃瓜(Cucumis sativus)相比,西瓜(Citrullus lanatus)性型遺傳規(guī)律和性別決定機(jī)理的研究相對落后。本論文利用西瓜雌雄異花同株、雄花完全花同株、全雌株等3種性別表型(性型)的4個材料構(gòu)建了5組六世代群體,解析了西瓜性型遺傳規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,利用相關(guān)遺傳群體,定位、克隆并鑒定到2個主要性別決定基因——控制西瓜雄花完全花同株性型的a基因CitACS4和控制西瓜全雌株性型的gy基因ClWIP1,并分析了這2個基因的功能,旨在探索西瓜性別決定的分子機(jī)理,并為西瓜育種及良種繁育實踐提供理論與技術(shù)基礎(chǔ)。本論文取得的主要結(jié)果如下：利用雌雄異花同株性型材料XHB,全雌株性型材料XHBGM以及2個雄花完全花同株性型材料SL3H. AKKZW構(gòu)建了5組六世代群體。通過春夏兩個季節(jié)的性型調(diào)查,進(jìn)行了西瓜性型的遺傳規(guī)律分析。驗證了雄花完全花同株性型由隱性單基因a控制,全雌株性型由隱性單基因gy控制。首次發(fā)現(xiàn)雄花雌花完全花同株性型由另一隱性基因tm控制,a基因?qū)�tm基因隱性上位。發(fā)現(xiàn)季節(jié)變化不影響單株性型特征但影響單株著生花器官的性別比率。利用西瓜全基因組信息同源克隆西瓜乙烯合成酶(ACS)基因CitACS4,該基因與甜瓜a基因CmACS-7同源性高。通過對西瓜基因組重測序材料CitACS4序列比對,發(fā)掘與雄花完全花同株性型緊密連鎖的SNP位點C364W,并開發(fā)了dCAPs標(biāo)記。遺傳分離群體和自然群體性型連鎖分析表明：該SNP位點與雄花完全花同株性型共分離。功能分析表明,CitACS4在雌花和完全花發(fā)育兩性期的心皮原基特異表達(dá),其功能是選擇性敗育雄蕊原基,與雄蕊原基的PCD進(jìn)程相關(guān)。位點C364W破壞了CitACS4所編碼蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,導(dǎo)致ACS酶活性顯著降低、雄蕊原基敗育進(jìn)程受阻,使西瓜完全花發(fā)育。利用AKKZW和XHBGM的重測序信息,分析其基因組之間差異位點。設(shè)計標(biāo)記對兩個材料的BC1群體進(jìn)行染色體步移,將全雌株性型定位在染色體2(Chr.2)與染色體3(Chr.3)上。通過生物信息學(xué)、PCR以及FISH雜交等手段,發(fā)現(xiàn)全雌株性型材料XHBGM的Chr.2和Chr.3之間發(fā)生了染色體易位。明確其易位斷點位于Chr.2:33348296和Chr.3:4043234bp..4043236bpo Chr.2的易位斷點位于C2H2型鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子基因Cla008537的外顯子區(qū)域,與甜瓜g基因CmWIP1同源,將該基因命名為ClWIP1。功能分析表明,ClWIP1在西瓜雄花發(fā)育兩性期心皮原基特異表達(dá),其功能是選擇性敗育心皮原基,與心皮原基的PCD進(jìn)程相關(guān)。染色體易位導(dǎo)致ClWIP1失活,心皮原基敗育進(jìn)程受阻,造成全雌株性型突變體出現(xiàn)。
[Abstract]:Cucurbitaceae (Cucurbitaceae) melons have become a model crop for sex determination because of the inclusion of all 7 sexual types of angiosperms. Compared with Cucumis meloides and Cucumis sativus (Cucumis sativus), the study of sex type inheritance and sex determination mechanism of Citrullus lanatus was relatively backward. In this paper, five groups of six-generation populations were constructed from the same plant of male and female, the same plant of male flower and the same plant of male flower, and the whole female plant, and the inheritance law of watermelon sex type was analyzed. On this basis, using relevant genetic populations, mapping, Two major sex-determining genes were cloned and identified: a gene CitACS4, which controls the male flower type of watermelon, and gy gene ClWIP1, which controls the female type of watermelon, and the function of the two genes was analyzed. The aim of this study was to explore the molecular mechanism of sex determination in watermelon and to provide theoretical and technical basis for watermelon breeding and breeding practice. The main results obtained in this paper are as follows: XHBs, XHBGM, SL3H, and SL3H, respectively. AKKZW constructed five groups of six generations. The genetic patterns of watermelon were investigated in spring and summer. It was verified that the homozygous type of male flower was controlled by recessive single gene a, while the whole female type was controlled by recessive single gene gy. For the first time, it was found that the female flowers of male flowers were completely homozygous by another recessive gene tm, which controlled the recessive epistasis of a gene to tm gene. It was found that seasonal variation did not affect the sexual characteristics of individual plants but affected the sex ratio of flowering organs per plant. CitACS4, a watermelon ethylene synthase gene, was cloned by using the whole genome information homology of watermelon. It has high homology with melon a gene CmACS-7. Based on the CitACS4 sequence alignment of watermelon genome, C364W, which is closely linked to the male flower, was identified and the dCAPs marker was developed. Genetic segregation population and natural population linkage analysis showed that the SNP locus was coisolated from male flower. Functional analysis showed that CitACS4 was specifically expressed in the carpel primordia at the stage of female flower and full flower development. The function of CitACS4 was selective abortion of the stamen primordium, which was related to the PCD process of the stamen primordium. The site C364W destroyed the structural stability of the protein encoded by CitACS4, and led to a significant decrease in the activity of ACS enzyme, and blocked the abortion process of the stamen primordium, which resulted in the complete flower development of watermelon. The differential loci of AKKZW and XHBGM were analyzed by using the resequenced information. Two BC1 populations with two materials were designed for chromosome walking, and the whole female sex type was located on chromosome 2 Chr. 2) and chromosome 3 Chr. 3). By means of bioinformatics and FISH hybridization, it was found that chromosomal translocation occurred between Chr.2 and Chr.3 in XHBGM. It was confirmed that the translocation breakpoints of Chr.2:33348296 and Chr.3:4043234bp..4043236bpo Chr.2 were located in the exon region of Cla008537 of C2H2 type zinc finger protein transcription factor gene, which was homologous to the CmWIP1 gene of muskmelon g gene, and the gene was named ClWIP1. The functional analysis showed that ClWIP1 was specifically expressed in the male flower of watermelon, and its function was to selectively abort the carpenter primordia, which was related to the PCD process of the carpenter primordia. Chromosomal translocation resulted in inactivation of ClWIP1 and obstruction of abortive process of carpenter primordia, resulting in the emergence of female mutant.
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S651

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本文編號：1902249