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西瓜产生遗传缺陷-矮化表型

英文标题:A point mutation resulting in a 13bp deletion in the coding sequence of Cldf  leads to a GA-deficient dwarf phenotype in watermelon

中文标题:一个点突变导致Cldf编码序列中13bp缺失从而导致西瓜产生遗传缺陷矮化表型

文章作者:张显教授课题组

发表单位:西北农林科技大学园艺学院

期刊:Horticulture Research

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研究背景:

西瓜(Citrullus lanatus)作为葫芦科重要的经济作物,在世界范围广泛种植。矮化株型是作物育种中一种具有重要经济价值的农艺性状,对提高产量、减少栽培管理成本具有积极作用。然而,有关西瓜矮化表型的调控机理仍尚不清晰。

研究内容:

2019年12月,Horticulture Research 杂志在线发表了西北农林科技大学园艺学院张显教授课题组题为 A point mutation resulting in a 13bp deletion in the coding sequence of Cldf  leads to a GA-deficient dwarf phenotype in watermelon (一个点突变导致Cldf编码序列中13bp缺失从而导致西瓜产生遗传缺陷矮化表型的研究论文。

      研究人员利用正常西瓜株系M08和矮化株系N21所生成的F2分离群体,将一个隐性的矮化等位基因Cldf精细定位到第9染色体32.88 kb区间内。其中编码赤霉素3β-羟化酶的Cla015407基因很可能是候选基因。

等位基因Cldf的精细定位等位基因Cldf的精细定位

      赤霉素3β羟化酶编码基因在两亲本间存在5个多态性位点,其中位于内含子上的第四个点突变(G→A)致使该基因在短蔓种质N21中的CDS序列缺失13 bp,进而引起移码突变和编码的提前终止。

名词解释:位点多态性是由于等位基因之间在特定的位点上DNA序列存在差异,也就是基因组中散在的碱基的不同,包括点突变(转换和颠换),单个碱基的置换、缺失和插入,是基因多态性的一种特殊形式

CDS序列缺失13 bp

缺失13 bp,进而引起移码突变和编码的提前终止

释: consensus sequence 参考基因组        gDNA基因组序列

由图可见N21(矮化株系) 由于13bp的缺失,赤霉素3β羟化酶编码基因提前终止。

      该研究还发现参与赤霉素合成途径和信号传导途径基因的表达量在两亲本中出现显著差异

 

赤霉素合成途径基因的表达量在两亲本中出现显著差异赤霉素信号传导途径基因的表达量在两亲本中出现显著差异

两个亲本中GA生物合成(a)和信号转导(b)途径相关基因的表达分析,差异显著。

      此外,作者又进一步进行了回补验证得出Cldf基因导致的矮化表型能够通过外施赤霉素GA3恢复。

外施赤霉素GA3恢复矮化表型

 

综上赤霉素3β-羟化酶的Cla015407的突变或缺失有助于培育西瓜矮化品种

西瓜产生遗传缺陷-矮化表型
西瓜(Citrullus lanatus)作为葫芦科重要的经济作物,在世界范围广泛种植。矮化株型是作物育种中一种具有重要经济价值的农艺性状,对提高产量、减少栽培管理成本具有积极作用。然而,有关西瓜矮化表型的调控机理仍尚不清晰。
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