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Genome-wide analysis of expansins and their role in fruit spine development in cucumber(Cucumis sativus L.)

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Horticultural Plant Journal 2022年第6期8卷 757-768页

作者： Xiaoping Liu Shaoyun Dong Han Miao kailiang bo Caixia Li Yingying Yang Xingfang Gu Shengping Zhang Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China

Cucumber is one of the most widely consumed vegetables worldwide,and the fruit spine is an important fruit quality *** play critical roles in fruit development;however,the regulation of expansins in cucumber fruit spine development has not been *** this study,33 expansin genes were identified in the cucumber genome V3;additionally,expansin genes in Citrullus lanatus,Cucumis melo,Cucurbita maxima,Lagenaria siceraria,and Benincasa hispida were also *** analysis of expansin proteins in Cucurbitaceae and Arabidopsis showed that they evolved separately in each plant *** analysis showed that *** was derived earlier than the other five Cucurbitaceae *** expression of CsEXPA2,CsEXPA14,and CsEXLA3 varied in cucumber lines with different fruit spine densities.A yeast two-hybrid assay showed that a putative auxin transporter encoded by numerous spine gene(ns)interacts with CsEXLA2,which may be involved in the development of the numerous spines in *** results provide novel insights into the expansins related to plant development and fruit spine development in cucumber.

关键词： Cucumber Expansins Phylogenetic analysis Collinearity Gene expression Fruit spine

Molecularly tagged genes and quantitative trait loci in cucumber with recommendations for QTL nomenclature

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Horticulture Research 2020年第1期7卷 2678-2697页

作者： Yuhui Wang kailiang bo Xingfang Gu Junsong Pan Yuhong Li Jinfeng Chen Changlong Wen Zhonghai Ren Huazhong Ren Xuehao Chen Rebecca Grumet Yiqun Weng Department of Horticulture University of WisconsinMadisonWI 53706USA Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural SciencesBeijing 100081China Department of Plant Sciences Shanghai Jiaotong UniversityShanghai 200240China Horticulture College Northwest A&F UniversityYangling 712100China Horticulture College Nanjing Agricultural UniversityNanjing 210095China Beijing Vegetable Research Center Beijing Academy of Agricultural and Forestry SciencesBeijing 100097China College of Horticulture Science and Engineering Shandong Agricultural UniversityTai’an 271018China College of Horticulture China Agricultural UniversityBeijing 100193China College of Horticulture and Plant Protection Yangzhou UniversityYangzhou 225009China Department of Horticulture Michigan State UniversityEast LansingMI 48824USA USDAARS Vegetable Crops Research Unit 1575 Linden Dr.MadisonWI 53706USA

Cucumber,Cucumis sativus L.(2n=2x=14),is an important vegetable crop *** was the first specialty crop with a publicly available draft *** relatively small,diploid genome,short life cycle,and selfcompatible mating system offers advantages for genetic *** recent years,significant progress has been made in molecular mapping,and identification of genes and QTL responsible for key phenotypic traits,but a systematic review of the work is ***,we conducted an extensive literature review on mutants,genes and QTL that have been molecularly mapped or characterized in *** documented 81 simply inherited trait genes or major-effect QTL that have been cloned or fine *** each gene,detailed information was compiled including chromosome locations,allelic variants and associated polymorphisms,predicted functions,and diagnostic markers that could be used for marker-assisted selection in cucumber *** also documented 322 QTL for 42 quantitative traits,including 109 for disease resistances against seven *** alignment of these QTL on the latest version of cucumber draft genomes,consensus QTL across multiple studies were inferred,which provided insights into heritable correlations among different *** collaborative efforts among public and private cucumber researchers,we identified 130 quantitative traits and developed a set of recommendations for QTL nomenclature in *** is the first attempt to systematically summarize,analyze and inventory cucumber mutants,cloned or mapped genes and QTL,which should be a useful resource for the cucurbit research community.

关键词： trait traits cucumber

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黄瓜叶酸合成关键基因克隆与分析

中国农业科学 2020年第18期53卷 3764-3777+155-157页

作者：周琪刘小萍薄凯亮苗晗董邵云顾兴芳张圣平中国农业科学院蔬菜花卉研究所/农业农村部园艺作物生物学与种质创制重点实验室

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930;3... 详细信息

【目的】分析黄瓜基因组中与叶酸合成代谢相关的基因数量、定位以及表达特征,对关键酶基因进行生物信息学分析与克隆,旨在为黄瓜叶酸合成调控研究奠定基础。【方法】根据已报道的拟南芥叶酸合成相关基因,利用黄瓜基因组数据库中9930;3版本进行BLAST比对。利用MapChart绘制黄瓜染色体物理图谱并对基因定位。利用qRT-PCR分析这些基因在黄瓜果实发育不同时期和不同材料中的表达量。通过MEGA、WebLOGO、ExPASy等工具对关键酶基因进行生物信息学分析。通过PCR扩增对关键酶基因进行克隆,并测序分析基因的序列差异。【结果】同源比对获得19个黄瓜叶酸代谢相关基因,这些基因不均匀分布在黄瓜7条染色体上,且以Chr.4和Chr.5上分布最多。通过对其中11个调控叶酸合成的基因在测序黄瓜9930果实发育不同时期以及果实叶酸含量高低差异显著的2份材料的表达量分析,发现CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS和CsDHNA 3个基因与果实叶酸含量变化趋势完全一致;CsADCS、CsADCL、CsDHNA、CsHPPK/CsDHFS、CsFPGS、CsDHFS等基因的表达量在2份材料中具有显著差异。通过对2个调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因CsGCHI和CsADCS的蛋白序列及蛋白结构域分析,发现各物种中CsGCHI的同源基因均具有2个GTP;yclohydroI结构域;CsADCS的同源基因均具有2个GATase结构域、1个Anth;ynt;结构域和1个Chorismate;ind结构域。它们在不同物种中高度保守,进化树分析亲缘关系近的物种聚类到一起。分别扩增黄瓜果实低叶酸含量自交系65G和高叶酸含量自交系02245中CsGCHI和CsADCS的同源基因,序列分析表明CsaV3;G041250全长为3 012 bp,CDS序列长度为1 413 bp,3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的变异;CsaV3;G026240全长为3 047 bp,CDS长度1 407 bp,序列无变异;CsaV3;G036360全长7 941 bp,CDS序列长度为2 706 bp,序列无变异。【结论】鉴定出19个不均匀分布在7条染色体上的黄瓜叶酸代谢相关基因,基因CsFPGS、CsHPPK/CsDHPS、CsDHNA和CsADCS是影响黄瓜果实叶酸含量变化、导致叶酸含量高低显著差异的关键基因,调控叶酸合成限速步骤的关键酶基因GCHI及ADCS功能相对保守,CsGCHI在65G、02245中有3个SNP位点的突变导致了氨基酸序列的差异。

关键词：黄瓜叶酸关键酶同源基因克隆

黄瓜幼苗下胚轴长度GWAS分析及候选基因挖掘

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中国农业科学 2020年第1期53卷 122-132页

作者：蔡和序薄凯亮周琪苗晗董邵云顾兴芳张圣平中国农业科学院蔬菜花卉研究所/农业部园艺作物生物学与种质创制重点实验室

【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2... 详细信息

【目的】挖掘与黄瓜幼苗下胚轴长度显著相关的SNP位点及候选基因,为揭示下胚轴长度的遗传基础和分子机制提供理论依据,为短下胚轴分子标记辅助选择育种奠定基础。【方法】以95份黄瓜核心种质为试验材料,分别于2016年春季、2017年春季、2017年秋季和2018年春季在中国农业科学院南口试验基地塑料大棚进行种植,在两叶一心期调查黄瓜幼苗的下胚轴长度;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,Haploview软件分析连锁不平衡的衰减;基于最优模型对下胚轴长度进行全基因组关联分析(GWAS),依据关联SNP位点的LD区间序列,预测与下胚轴长度相关的重要关联候选基因,并利用荧光定量PCR对预测基因进行表达模式分析。【结果】共检测到8个显著关联的位点(Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1),分别位于1、2、3、4、5、6号染色体,其中,Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl5.1、Hl6.1等5个位点被重复检测到两次以上。通过分析关联SNP位点的LD区间序列,获得Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970 8个与黄瓜下胚轴长度有关的候选基因,其中既有光形态建成、泛素化、激素信号通路等调控基因,也有调控网络下游参与细胞生长发育,调节细胞大小,直接调控黄瓜下胚轴长度的基因。多基因在不同黄瓜材料中的有机分布,形成了具有不同下胚轴长度的黄瓜种质。基因表达分析显示Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa4G051570、Csa5G174640在短下胚轴材料中高表达。Csa3G141820、Csa3G627150在长下胚轴材料中高表达。【结论】检测到Hl1.1、Hl1.2、Hl2.1、Hl3.1、Hl3.2、Hl4.1、Hl5.1、Hl6.1等8个与黄瓜下胚轴长度密切关联的SNP位点,挖掘到Csa1G074930、Csa1G475980、Csa2G381650、Csa3G141820、Csa4G051570、Csa3G627150、Csa5G174640、Csa6G362970等8个调控下胚轴长度的候选基因。

关键词：黄瓜下胚轴长度全基因组关联分析候选基因

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“十三五”我国黄瓜遗传育种研究进展

中国蔬菜 2021年第4期 16-26页

作者：张圣平苗晗薄凯亮董邵云顾兴芳中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京100081

“十三五”期间,我国黄瓜应用基础研究快速发展,分子育种技术不断进步,基因编辑技术获得突破,新品种选育实现更新换代。本文从黄瓜重要农艺性状功能基因挖掘研究、分子标记技术、单倍体育种、转基因和基因编辑技术、种质资源评价筛选与... 详细信息

“十三五”期间,我国黄瓜应用基础研究快速发展,分子育种技术不断进步,基因编辑技术获得突破,新品种选育实现更新换代。本文从黄瓜重要农艺性状功能基因挖掘研究、分子标记技术、单倍体育种、转基因和基因编辑技术、种质资源评价筛选与育种材料创制、新品种选育等方面综述了过去5年间取得的最新进展,分析了存在的问题,并对未来工作进行了展望。

关键词：黄瓜生物技术遗传育种研究进展

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黄瓜耐盐胁迫遗传育种研究进展

中国蔬菜 2021年第7期 14-23页

作者：刘东让董邵云苗晗薄凯亮张圣平顾兴芳中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京100081

盐胁迫是影响黄瓜生长发育的主要逆境因子之一。开展黄瓜耐盐胁迫研究,培育耐盐品种,对于提高黄瓜耐盐性和盐碱地的利用率具有重要意义。本文主要从黄瓜种质资源耐盐性评价,盐胁迫对黄瓜生长发育及生理的影响,黄瓜耐盐性遗传分析及相关... 详细信息

盐胁迫是影响黄瓜生长发育的主要逆境因子之一。开展黄瓜耐盐胁迫研究,培育耐盐品种,对于提高黄瓜耐盐性和盐碱地的利用率具有重要意义。本文主要从黄瓜种质资源耐盐性评价,盐胁迫对黄瓜生长发育及生理的影响,黄瓜耐盐性遗传分析及相关基因挖掘,以及提高黄瓜耐盐性的主要途径等四个方面进行综述,着重阐述了近年来黄瓜耐盐胁迫育种的研究进展。同时提出了目前黄瓜耐盐胁迫育种研究中存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词：黄瓜盐胁迫耐盐性遗传育种综述

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黄瓜细菌性角斑病研究进展

中国蔬菜 2021年第3期 28-35页

作者：彭月顾兴芳张圣平李宝聚谢学文薄凯亮董邵云苗晗中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京100081

黄瓜细菌性角斑病是近年来温室内发生较严重的一种细菌性病害,本文主要介绍了黄瓜细菌性角斑病的病原菌鉴定与检测、抗病性鉴定方法、抗病性遗传规律研究、抗病基因遗传定位研究、抗病种质资源筛选及防治方法等方面的内容,并讨论了该研... 详细信息

黄瓜细菌性角斑病是近年来温室内发生较严重的一种细菌性病害,本文主要介绍了黄瓜细菌性角斑病的病原菌鉴定与检测、抗病性鉴定方法、抗病性遗传规律研究、抗病基因遗传定位研究、抗病种质资源筛选及防治方法等方面的内容,并讨论了该研究领域目前存在的问题及对未来的展望,以期为黄瓜抗细菌性角斑病种质资源的筛选利用、抗病基因遗传定位和抗病育种提供参考。

关键词：黄瓜细菌性角斑病抗病育种研究进展

早春栽培的印度南瓜果实淀粉积累相关酶的活力

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中国瓜菜 2022年第1期35卷 24-31页

作者：马玮张蒙史玉滋疏琴孙廷珍薄凯亮王福利段颖王长林农业农村部园艺作物生物学与种质创制重点实验室·中国农业科学院蔬菜花卉研究所北京100081 北京市农业技术推广站北京100029

为选育果实淀粉含量高、适于早春日光温室栽培的印度南瓜,以Agol、雪2父、S8844、无名绿4份高代自交系种质为试材,研究果实发育期间(授粉后14、21、28、35、42 d)淀粉含量动态变化及其与AGPase、GBSS、SSS、SBE、α-淀粉酶、β-淀粉酶... 详细信息

为选育果实淀粉含量高、适于早春日光温室栽培的印度南瓜,以Agol、雪2父、S8844、无名绿4份高代自交系种质为试材,研究果实发育期间(授粉后14、21、28、35、42 d)淀粉含量动态变化及其与AGPase、GBSS、SSS、SBE、α-淀粉酶、β-淀粉酶等酶活力的相关性。结果表明,果实发育42 d后,高淀粉含量种质S8844和无名绿的干物质含量(w,后同)分别为26.1%、33.0%,淀粉含量分别为85.2%(干质量)、87.1%(干质量)。与淀粉积累有关的AGPase、GBSS、SBE等酶活力均高于低淀粉含量的2个种质(Agol、雪2父)。在进行适于早春日光温室栽培的印度南瓜品种选育时,可选择果实发育前期的APGase和SBE酶活力作为高淀粉含量种质的筛选指标之一,为高品质印度南瓜种质早期筛选鉴定提供一定的参考依据。

关键词：印度南瓜果实淀粉含量淀粉合成酶淀粉分解酶

低温胁迫下不同耐低温性中国南瓜苗期生理差异分析

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中国蔬菜 2022年第10期 74-80页

作者：邱喜岩段颖张硕张蒙疏琴孙雅佩何亚迪廖青桂王长林薄凯亮中国农业科学院蔬菜花卉研究所农业农村部园艺生物学与种质创制重点实验室北京100081 中蔬生物科技(寿光)有限公司山东寿光262700

以2份耐低温和2份低温敏感的中国南瓜幼苗为试材,在人工气候室中进行昼/夜为10℃/2℃(12 h/12 h)的低温胁迫处理,以昼/夜为25℃/15℃(12 h/12 h)作为常温对照,研究低温胁迫对不同耐低温性中国南瓜幼苗生理指标和光合作用相关指标的影响... 详细信息

以2份耐低温和2份低温敏感的中国南瓜幼苗为试材,在人工气候室中进行昼/夜为10℃/2℃(12 h/12 h)的低温胁迫处理,以昼/夜为25℃/15℃(12 h/12 h)作为常温对照,研究低温胁迫对不同耐低温性中国南瓜幼苗生理指标和光合作用相关指标的影响。结果表明:低温胁迫10 d时,耐低温种质的可溶性糖含量仍明显高于低温敏感种质;而低温胁迫后的可溶性蛋白含量在耐低温种质与低温敏感种质间无明显差异;耐低温种质能够在低温胁迫下更好的维持叶片叶绿素含量,且净光合速率明显高于低温敏感种质。相关性分析表明,Fv/Fm与Fv/F_(0)呈显著正相关,与气孔导度呈显著负相关;净光合速率、叶绿素含量和可溶性糖含量之间均表现为显著或极显著的正相关关系。以上结果表明,低温胁迫7 d时,可溶性糖含量、叶绿素含量和净光合速率可以作为中国南瓜种质耐低温性鉴定的可靠指标。

关键词：中国南瓜低温胁迫生理指标光合作用

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