西瓜枯萎病抗性基因遗传分析、分子标记及育种研究

西瓜枯萎病抗性基因遗传分析、分子标记及育种研究
西瓜[Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai]是一种重要的瓜果类作物。

我国是西瓜生产大国,面积和产量均位居世界首位。

由于大规模的专业生产,西瓜连作障碍日益突出,导致西瓜枯萎病等土传病害严重发生,影响西瓜产业健康发展。

西瓜枯萎病是由尖镰孢菌西瓜专化型侵染引起的维管束系统病害,是国内外西瓜生产上最严重的病害之一,已成为制约西瓜生产的主要障碍,培育优质抗病专用西瓜品种是主要解决途径之一。

本论文在广泛收集评价抗病种质资源的基础上,通过抗性基因的分子标记和遗传分析,创制出3个高抗枯萎病小型黄肉西瓜材料并选育出2个优质且抗枯萎病的西瓜新品种。

取得的主要研究结果如下：1.以7份枯萎病抗性不同的二倍体西瓜材料为亲本,采用Griffing双列杂交方法Ⅱ配制组合,对西瓜枯萎病抗性遗传规律研究结果显示：西瓜对枯萎病抗性由隐性多基因控制,其遗传符合加性-显性模型,加性效应比显性效应更为重要,且感病对抗病表现为部分显性,显性方向指向增效,隐性基因为减效,在所有亲本中所携带的隐性基因比显性基因多。

’Calhoun Gray’等高抗品种对枯萎病1号生理小种的抗性是呈基因互作的单基因显性性状遗传。

采用苗期接种法对51份四倍体西瓜种质资源进行枯萎病抗性鉴定,并选择不同抗性的四倍体西瓜3份与二倍体西瓜4份按NCⅡ杂交设计配制三倍体西瓜组合12个,通过接种鉴定及配合力测定方差分析研究三倍体西瓜的枯萎病抗性遗传规律。

结果表明：三倍体西瓜枯萎病抗性受其双亲的加性和非加性遗传共同控制,且以加性遗传为主,源于四倍体母本的加性遗传相对重要于二倍体父本的加性遗传；亲本的一般配合力效应与其枯萎病抗性呈显著正相关。

因此无籽西瓜双亲中
应重点考虑四倍体母本的抗病性,在目前缺乏四倍体高抗种质的情况下,以中抗
或轻抗四倍体西瓜为母本与高抗二倍体西瓜配组也不失为一条解决途径。

2.以高抗枯萎病西瓜品种‘苏蜜5号’为试验材料建立了西瓜特异的RAPD
优化体系：引物0.4μmol·L-1、dNTPs 200μmol·L-1, Mg2+ 2.0mmol·L-1, DNA 20ng, 1×buffer缓冲液,Taq E1.0U,共20μL；和ISSR优化体系：引物0.25μmol·L-1, dNTPs 160 μmol·L-1, Mg2+ 1.0 mmol·L-1, DNA 20ng, 1×buffer 缓冲液,Taq E 0.64U,共16μL。

利用上述优化的RAPD和ISSR体系对区域及来
源差异较大的2个西瓜抗病F1双亲高代自交系的多态性进行分析结果表明,在作图亲本‘64-1(?)-3’(‘苏蜜5号’母本、来源美国和‘6(?)-2’(‘苏蜜5号’父本、来源中国台湾)中,RAPD引物平均多态率为14.67%；ISSR引物多态率为12.23%。

在作图亲本’23(?)-1’(‘抗病苏蜜’母本、来源中国)和‘4-1(?)-2’(‘抗病苏蜜’父本、来源美国)中,RAPD引物平均多态率为16.77%。

表明尽管西瓜作图亲本区域及来源差异较大,但其遗传背景较狭窄。

采用SRAP分子标记技术对35份西瓜抗性种质资源遗传多样性研究结果显示：平均多态率为58.88%。

利用NTSYS软件对35份材料进行了聚类分析,结果表明
大部分来源于同一个地域、同一抗性级别的材料聚在了一起。

3.以’Calhoun Gray’为抗源材料,通过杂交、回交和连续自交与抗病性筛选,创制出‘R-2-1-2’等3份黄肉小果型西瓜高抗枯萎病新材料。

新材料高抗西瓜枯萎病菌生理小种1且抗病性由单显性基因控制。

采用抗性鉴定与分子标记相结合技术路线,育成优质抗枯萎病西瓜新品种
‘早抗京欣’和‘苏蜜5号’,并分别于2004年、2005年通过江苏省农作物品
种审定委员会审定,累计推广面积超过13.3万hm2。

其中,‘早抗京欣’获得植物新品种权(佳丽-CNA20040616.7)。

4.应用PAGE梯度电泳对西瓜杂交种‘苏蜜5号’、‘早抗京欣’、‘抗病苏蜜’及其父母本在干种子、露白、发芽五天的种子的酯酶、过氧化物酶、多酚氧化酶三种同工酶及种子蛋白分析结果显示：筛选出发芽五天的过氧化物酶酶谱特征带可以有效鉴别‘早抗京欣’杂种与亲本。

利用RAPD和ISSR两种分子标记技术对‘抗病苏蜜’和‘苏蜜5号’F1杂种及其相应亲本的基因组DNA分析结果显示：在‘抗病苏蜜’的分析中,筛选出3个母本特异标记,4个父本特异标记,以及2个共显性标记。

在西瓜杂交种‘苏蜜5号’及其亲本的RAPD分析中,筛选出4个母本特异标记,1个父本特异标记,在ISSR检测中,只筛选到2个母本特异条带。

不管是利用一个母本特异引物和一个父本特异引物组合还是利用一个共显性引物都可作为杂交种种子质量检测的一个非常有效的工具。