稀有變異揭示TCP基因調控黃瓜卷須發(fā)育.pdf

1、卷須是葫蘆科瓜類作物株型研究最重要的方面之一，也是研究植物向觸性運動的重要的植物模式器官。黃瓜的基因組、轉錄組和變異組的測序工作的完成，為系統(tǒng)研究黃瓜提供了大數(shù)據平臺支持。本課題搜集了世界各地3342份黃瓜種質資源，發(fā)現(xiàn)唯一的一份無卷須的黃瓜資源CG9192，該種質的卷須被側枝所替代，完全失去了攀援能力。我們推測該稀有表型是由稀有的遺傳變異引起的。通過基因組學、變異組學和轉錄組學的綜合分析，并應用稀有遺傳變異的分析策略，我們發(fā)現(xiàn)了控制黃

2、瓜卷須發(fā)育的身份基因CsTEN，并揭示了黃瓜卷須的同源器官是側枝—這一曾經困擾達爾文的植物發(fā)育學謎團。本論文的主要結果如下：
　　1.通過對變態(tài)卷須種質CG9192和正常卷須種質404的表型觀察和掃描電鏡分析，發(fā)現(xiàn)側枝是黃瓜卷須的同源器官，遺傳學研究表明變態(tài)卷須性狀由一個隱性單基因控制（CsTEN）。
　　2.稀有SNP在黃瓜四個亞群的分布不均勻，印度亞群擁有的稀有SNP數(shù)目最高，占所有稀有SNP數(shù)目的81％，印證了印度是黃

3、瓜的起源中心。應用稀有變異分析策略，結合轉錄組數(shù)據，發(fā)現(xiàn)了變態(tài)卷須種質CG9192的一個稀有SNP（rSNP1）對應著一個在黃瓜卷須里特異表達的基因Csa5G644520，推測該基因可能是卷須的身份基因。
　　3.構建遺傳大群體，應用圖位克隆的方法將候選基因CsTEN定位區(qū)間縮小至16Kb（區(qū)間內只有一個基因），并通過與核心種質的基因組重測序序列比對，發(fā)現(xiàn)只有發(fā)現(xiàn)的rSNP1可以解釋變態(tài)卷須表型。針對rSNP1設計dCAPS標記，

4、檢測了世界范圍內的、有卷須的1386份黃瓜種質，結果顯示該稀有變異僅存在于黃瓜種質CG9192中，從而從遺傳學上充分證明rSNP1所對應的基因Csa5G644520就是控制黃瓜卷須發(fā)育的基因CsTEN。
　　4.CsTEN屬于TCP家族的CYC/TB1亞類，CsTEN上的稀有SNP發(fā)生在葫蘆科特有的保守結構域，該結構域不存在于已知的TCP蛋白中，該結構域是進化上新產生的一個結構域；煙草和酵母中的實驗表明，該稀有SNP顯著影響了Cs

5、TEN的轉錄激活活性。原位雜交分析進一步表明該CsTEN在黃瓜卷須里特異表達，是控制黃瓜卷須發(fā)育的身份基因。
　　5.噴瓜是葫蘆科植物中唯一沒有卷須的植物，通過檢測葫蘆科卷須的身份基因TEN，發(fā)現(xiàn)噴瓜的TEN基因存在至少兩個以上的提前終止變異，使得噴瓜的TEN基因完全失去了功能。
　　6.構建了正常卷須和變態(tài)卷須的近等基因系，并將這對近等基因系進行轉錄組測序，發(fā)現(xiàn)CsTEN抑制葉和花等的側生器官相關基因的表達，同時促進向觸性