果皮顏色是甜瓜重要的品質(zhì)性狀,常直接影響消費(fèi)者的選擇。在發(fā)育早期甜瓜果皮均為綠色,隨著果實(shí)的發(fā)育,有些始終為綠色,有些則逐漸變?yōu)辄S色或白色。如何提早確定果皮顏色是甜瓜育種的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
(1)研究者利用不同皮色的甜瓜植株進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下:
實(shí)驗(yàn)一 |
綠皮×黃皮 |
子代(F1)均為綠皮 |
實(shí)驗(yàn)二 |
實(shí)驗(yàn)一的F1自交 |
F2:綠皮270株、白皮61株、黃皮22株 |
實(shí)驗(yàn)三 |
實(shí)驗(yàn)一的F1與黃皮雜交 |
F2:綠皮42株、白皮15株、黃皮21株 |
上述實(shí)驗(yàn)可知:F
1屬于
雜合子
雜合子
(選填“純合子”或“雜合子”),推測的依據(jù)是
自交后代出現(xiàn)了性狀分離
自交后代出現(xiàn)了性狀分離
。實(shí)驗(yàn)二中F
2三種果皮顏色比例約為12:3:1,由此推斷甜瓜皮色遺傳遵循
自由組合
自由組合
規(guī)律,且
綠皮
綠皮
基因會(huì)抑制
白皮
白皮
基因的表達(dá),實(shí)驗(yàn)三的結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了這一推測。實(shí)驗(yàn)二的F
2中白皮的基因型有
2
2
種。
(2)研究證明,與甜瓜果皮白色形成的相關(guān)基因位于10號染色體上。為定位綠皮基因,研究多株綠皮、白皮和黃皮甜瓜分別建立混合基因庫,進(jìn)行全基因組重測序,最終結(jié)果見圖1。據(jù)此判斷與果皮綠色相關(guān)的基因應(yīng)位于4號染色體上,依據(jù)是
在全基因組上共有兩個(gè)峰值超過0.5,分別位于4號和10號染色體。已知白皮基因位于10號染色體,推測綠皮基因位于4號染色體
在全基因組上共有兩個(gè)峰值超過0.5,分別位于4號和10號染色體。已知白皮基因位于10號染色體,推測綠皮基因位于4號染色體
。
(3)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)4號染色體區(qū)域中的M基因與擬南芥中的A基因同源性很高。A基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)參與葉綠素的積累,研究者通過實(shí)驗(yàn)(結(jié)果見圖2)證實(shí)M基因也具有這樣的作用。該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)大致思路是:提取授粉后不同天數(shù)的綠皮、黃皮、白皮甜瓜果皮中
RNA
RNA
,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄得到cDNA文庫,比對在不同發(fā)育時(shí)期
三種果皮甜瓜中M基因的表達(dá)情況
三種果皮甜瓜中M基因的表達(dá)情況
。
(4)研究者根據(jù)M基因的特異序列首先設(shè)計(jì)出
引物
引物
,經(jīng)PCR技術(shù)從黃皮和白皮甜瓜中克隆出相關(guān)基因,測序發(fā)現(xiàn)M基因中有一段13個(gè)堿基對缺失,研究者將這一小段序列開發(fā)為皮色基因的分子標(biāo)記,可用于
更早確定甜瓜果皮的顏色
更早確定甜瓜果皮的顏色
。