甜瓜自交系BPC-4双单倍体的创制、鉴定及基因组变化

摘要

[目的]本文旨在通过远缘杂交诱导获得甜瓜自交系BPC-4的双单倍体，并分析其植物学性状和基因组的变化特征。[方法]以甜瓜自交系BPC-4(2n=2x=24)为母本与甜瓜属8种不同材料进行杂交，对获得的杂交后代F_1再进行自交，获得F_2、F_3,用于染色体数目观察、SSR分子标记分析和同一世代植株性状一致性观察，以鉴定其是否为双单倍体；对F_2、F_3进行基因组重测序，分析双单倍体基因组SNP纯化位点分布和稳定性。[结果]在8个杂交组合中，BPC-4×黄瓜自交系YPJ-6组合获得了3粒种子，其中1粒种植成活获得50粒自交后代。经鉴定发现，杂交后代(F_2)染色体数为2n=2x=24。SSR鉴定显示，27对标记在F_2中扩增出的带型与母本相同，F_2单株间的带型一致，且F_3带型不分离，表明F_2基因位点纯合；植物学性状的统计分析显示，F_2与BPC-4相比主要变化为株型紧凑、矮化，其节间距、茎粗、叶长、叶宽、叶柄长的均值都小于BPC-4,F_2单株间整齐一致。以上结果证明远缘杂交获得的后代为双单倍体，因此将F_1、F_2、F_3分别命名为DH_0、DH_1、DH_2。双单倍体的种子数、结籽率数据表明：DH_0的育性较低，DH_1和DH_2育性已经恢复，接近BPC-4,可以通过自交进行种子扩繁保存。基因组重测序发现：与BPC-4相比，双单倍体SNP位点纯化了0.26%,新的纯化位点在12条染色体上均有分布；双单倍体自交后代DH_1和DH_2纯化位点数的差值为1 016个，占比仅为0.05%,远小于孟德尔理论上常规自交S_4与S_5纯合度的差值(3.13%),表明双单倍体基因组已经稳定。[结论]基因组重测序和性状变化证明甜瓜在经历4代自交后仍然有必要创制为双单倍体，且获得的双单倍体可以通过种子保存用于育种和理论研究。

关键词

甜瓜 / 远缘杂交 / 双单倍体 / 重测序 / 基因组