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一个控制现代栽培番茄果形、果实大小和市场性状的新基因

2021-12-09HorticultureResearch

中国蔬菜 2021年7期
关键词:果形大果亲本

番茄果实的形状和大小是极为重要的性状。在野生番茄人工驯化的过程中,目前已知控制果实形态的主效基因包括:SUN、OVATE、LC、FAS、FW2.2、FW3.2和FW11.3等。然而人们对栽培品种果实形状和大小变异的遗传学基础知之甚少。之前的一项研究对市场上不同果实形态的大果番茄自交系的6个性状位点(sun、lc、ovate、fas、fw2.2、fw3.2)进行了评估,并没有发现任何变异,说明这些栽培番茄的果实形状和大小是被其他位点控制的。在大果种质中,果实大小受果实形状(flat和globe)影响。flat果实相对较小,但市场性状更好;globe果实虽然更大,但容易发生角质层紊乱。二者常用于培育杂交品种,杂交果实大小居中,但保留了flat亲本的果形和市场性状。

2021年6月1日,Horticulture Research在线发表了题为“Identification and characterization ofGLOBE,a major gene controlling fruit shape and impacting fruit size and marketability in tomato”的研究论文。该研究在番茄12号染色体上臂中发现了1个与flat/globe果实形状相关的位点,并将其命名为globe。该位点位于marker M2.1和marker 16EP133之间的392 kb区域内,进一步分析发现Solyc12g006860是GLOBE基因的唯一候选基因,该基因编码1个油菜素内脂羟化酶。在globe果形番茄中,Solyc12g006860基因最后一个外显子发生了单碱基插入,导致移码突变。利用CRISPR/Cas9技术敲除flat果形番茄的Solyc12g006860基因,突变体番茄果实变成了globe果形,进一步证实了Solyc12g006860是GLOBE基因。随后,对595份野生和驯化番茄的GLOBE等位基因进行分析,发现GLOBE突变发生在驯化过程的晚期。最后,该研究对来自3份不同遗传背景以及globe位点不同基因型的番茄(Flat/Flat,Flat/Globe,Globe/Globe)进行全面分析,发现globe位点影响果形、果实大小和市场性状等。除果实大小以外,GLOBE对其他性状的影响都是隐性的。

该研究在现代栽培番茄中鉴定到1个控制果实大小和形状的globe位点,解析了flat亲本和globe亲本杂交获得优势杂交品种的遗传学基础。利用globe亲本进行杂交育种,将提高果实大小,也为番茄的分子育种和遗传改良指出了新的方向。

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