陳錦溶，呂紫見，范麗莎，游倩，李濤，宮超，孫光聞，李植良，孫保娟

上位基因控制的茄子果色遺傳效應(yīng)解析

1廣東省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所/廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點實驗室，廣州 510640；2華南農(nóng)業(yè)大學園藝學院，廣州 510642；3華中農(nóng)業(yè)大學園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢 430070

【目的】果實顏色是影響茄子商品價值的重要性狀。通過解析兩白果親本雜交構(gòu)建的F2代群體紫紅果單株和白果單株特殊分離比產(chǎn)生的原因，為闡明茄子果實顏色形成的調(diào)控機制奠定基礎(chǔ)?！痉椒ā恳曰ㄇ嗨睾铣山Y(jié)構(gòu)基因（）突變的白花白果母本19141、未知突變基因位點的白花白果父本19142及其紫紅果F1、果色分離的F2群體為試驗材料，探討上位基因控制的茄子果色遺傳規(guī)律；克隆已知的茄子果色相關(guān)（）和（）基因，探明父本19142突變的果色基因和方式；開發(fā)基因內(nèi)分子標記，對F2進行基因分型以及與其他果皮無花青素沉著茄子親本雜交驗證，解析上位基因調(diào)控茄子果色遺傳的分子基礎(chǔ)?！窘Y(jié)果】E4450 F2紫紅果和白果單株分離比符合3對上位基因控制的27﹕37的分離比率，19141的基因位點發(fā)生突變，基因型為，19142的和基因位點同時發(fā)生了突變，基因型為。克隆測序發(fā)現(xiàn)，19142的發(fā)生可變剪接，導致第2外顯子跳躍。19142的起始密碼子上游-326 bp的SNP（C→G），導致啟動子缺失了1個CAAT-box順式作用元件；在第2外顯子最后一個堿基G變C，發(fā)生剪切位點突變?；凇⒑瓦z傳變異，開發(fā)了基因內(nèi)分子標記對E4450 F2單株進行基因分型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)基因型與表型完全吻合；對應(yīng)紫花紫紅果表型，基因型對應(yīng)紫花白果表型，、、、_、和基因型對應(yīng)白花白果表型。19142與白果自交系19147（ddPPYY）和綠果自交系19144（）分別雜交，結(jié)果發(fā)現(xiàn)F1果色分別為白色和綠色，果皮無花青素沉著，這進一步證明了19142是兩個基因同時發(fā)生突變【結(jié)論】2個果皮無花青素沉著的茄子親本雜交，如果F1代果皮有花青素沉著，且F2代有花青素沉著單株和無花青素沉著果色單株分離比符合27﹕37，則是由于其中的一個親本在花青素合成通路的1個基因位點發(fā)生了突變，另外一個親本在花青素合成通路的另外2個基因位點發(fā)生了突變。兩個果皮無花青素沉著親本雜交，F(xiàn)1果皮能夠合成花青素而呈現(xiàn)紫紅，是由于3個上位基因位點、和同時處于顯性狀態(tài)，花青素合成得以恢復。結(jié)構(gòu)基因或突變抑制植株各個部位花青素合成；轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控具有組織特異性，其突變抑制果皮花青素合成，卻不抑制花中花青素合成。

茄子；果色；上位基因；花青素；遺傳規(guī)律

0 引言

【研究意義】茄子屬于茄科茄屬，在茄科蔬菜生產(chǎn)中占有重要的地位。2021年，中國茄子總產(chǎn)量3 746萬噸，占全球總產(chǎn)量（5 865萬噸）的63.87%（FAOSTAT，http://faostat.fao.org）。茄子以果實為產(chǎn)品，是世界衛(wèi)生組織推薦的世界十大健康蔬菜之一。茄子果皮顏色（以下統(tǒng)稱果色）豐富多樣，不同區(qū)域?qū)x擇具有不同的消費習慣。茄子果色是決定商品外觀品質(zhì)和價格的重要因素，因此，果色是茄子育種過程中的一個重要選育性狀?！厩叭搜芯窟M展】葉綠素和花青素是決定茄子果色的兩種主要色素[1]?；ㄇ嗨乜刂魄炎庸史奂t、淺紫、紫紅、紫黑，甚至黑色[2]。目前，對于花青素合成途徑已經(jīng)研究得較為透徹，其主要通過苯丙烷途徑和類黃酮生物合成途徑合成[3]?？刂苹ㄇ嗨睾铣傻年P(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因包括苯丙氨酸解氨酶基因（）、4-香豆酸-CoA連接酶基因（）、查爾酮合成酶基因（）、查爾酮異構(gòu)酶基因（CHI）、黃烷酮3-羥化酶基因（）、黃酮3′-羥化酶基因（）、黃酮3′,5′-羥化酶基因（）、二氫黃酮醇4-還原酶基因（）和花青素合成酶基因（）等[3-5]。這些結(jié)構(gòu)基因還受轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（TF）調(diào)控，包括MYB、bHLH和WD40，它們常以MBW（MYB-bHLH-WD repeat）復合體的形式調(diào)控結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄[6-7]。1909年BATESON提出了上位性的概念，來定義一個基因?qū)α硪粋€基因的遮蓋作用[8]。茄子果實花青素的合成由3個上位互作的基因共同控制，分別為、和[9]。近期，在茄子育種實踐中發(fā)現(xiàn)2對上位基因和[10-11]、和[12]控制的茄子果色遺傳現(xiàn)象，即兩個白果或兩個綠果的親本雜交，F(xiàn)1為紫紅或紫褐果色，F(xiàn)2有花青素呈色果實和沒有花青素呈色果實單株分離比為9﹕7，通過遺傳作圖分別定位并獲得了位點候選基因[10]，位點候選基因[10]，位點候選基因[12]。【本研究切入點】筆者前期研究中，發(fā)現(xiàn)了一種茄子特殊果色遺傳效應(yīng)，即白花白果的母本19141和白花白果的父本19142雜交，F(xiàn)1代為紫花紫紅果，F(xiàn)2代分離出白果單株和紫紅果單株，且白果單株多于紫紅果單株，這不符合兩對上位基因控制的F2紫紅果和白果分離比為9﹕7的遺傳規(guī)律[10]。已知母本19141的白果是由于位點突變引起的[10]，F(xiàn)1為紫紅果，說明19142突變位點發(fā)生在花青素代謝途徑的其他位點，19141和19142雜交后形成互補，才使F1能夠合成花青素?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究以19142、19141、兩者雜交F1、F1自交后代F2為材料，通過已知茄子果色相關(guān)基因克隆，挖掘19142突變的基因和突變方式；基于目標基因遺傳變異開發(fā)基因內(nèi)分子標記，對F2單株進行基因分型，分析表型和基因型的對應(yīng)關(guān)系；19142與已知果色基因突變的茄子親本雜交，驗證突變基因位點異同。

1 材料與方法

試驗于2018—2022年在廣州市白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)廣東省農(nóng)業(yè)科學院白云試驗基地和廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點實驗室進行。

1.1 試驗材料

本試驗材料為父本19142、母本19141，及其雜交一代E4450F1，E4450F1套袋自交得到的E4450F2。父本19142為2012年引進的東南亞資源的分離后代，經(jīng)6代系譜選擇獲得的純合自交系。19142開白花，萼片綠色，商品果卵圓形，果皮白色，單果重8.6—9.2 g，果長3.4—3.9 cm，果粗2.2—2.3 cm。母本19141是2009年初從廣州市廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站柯木塱示范基地收集的‘優(yōu)美長茄’種果的分離后代，經(jīng)5代系譜選育獲得的純合自交系。19141開白花，萼片綠色，商品果長條形，果皮白色，單果重175—199 g，果長29.6—34.8 cm，果粗3.8—4.2 cm。2018年春季配制雜交組合（19141×19142）獲得E4450F1，2018年秋季E4450F1套袋自交獲得E4450F2。

父本與母本材料花色和果色都為白色，而且在整個生育期，下胚軸、葉脈、花、萼片都觀察不到花青素的沉著；F1呈現(xiàn)紫花紫紅果；F2分離群體花色和果色出現(xiàn)表型分離，紫紅果單株比例小于白果單株比例。父本、母本及其F1、F2于2022年7月育苗，8月種植于廣州市白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)廣東省農(nóng)業(yè)科學院白云試驗基地內(nèi)。

1.2 方法

1.2.1 基因組DNA提取 分別取父本19142、母本19141、E4450F1和E4450F2的單株幼嫩葉片，使用植物基因組DNA提取試劑盒（湖南艾科瑞生物工程有限公司）提取DNA，利用NANO DROP 2000C可見分光光度計和1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA的質(zhì)量和含量，檢測合格后-20 ℃保存。

1.2.2 E4450F2群體的表型評價 在開花、坐果期觀察花冠和果皮顏色，E4450F2單株的果色紫紅色（有花青素沉著）記錄為1，白色（無花青素沉著）記錄為0；花冠紫色記錄為1，白色記錄為0。

1.2.3 花青素測定 取父本、母本及E4450F1商品果期的果實，用手術(shù)刀刮取果皮（厚度約0.05 mm）。設(shè)3次生物學重復，每個生物學重復5個單株，每個單株取1個商品果用于刮取果皮，混樣、備用。提取父本、母本及E4450F1商品果期果皮花青素，用植物花青素含量檢測試劑盒（Solarbio，Beijing，China）進行定量分析。采用公式：TA=[（A530-A620）-0.1（A650-A620）]/ε×（V/m）×M×100，計算花青素含量，其中TA為總花色苷含量（mg/100 g FW），ε為摩爾吸收率，V為總體積（mL），m為樣品重量（g），M為分子量。

1.2.4克隆 以父本19142、母本19141的DNA為模板，擴增。基于參考基因序列，應(yīng)用軟件Primer Premier 5進行引物設(shè)計（表1）。PCR程序為：94℃預(yù)變性5 min；94 ℃30 s，50—60 ℃30 s，72 ℃延伸30 s或60 s，35個循環(huán)；最后72 ℃延伸5 min。50 μL PCR產(chǎn)物在1%的瓊脂糖凝膠電泳后用SanPrep柱式DNA膠回收試劑盒（生工生物工程股份有限公司）進行切膠回收。膠回收產(chǎn)物使用pBM23 Toposmart克隆試劑盒將目標片段連接到T-A載體上，接著轉(zhuǎn)入到大腸桿菌DH5α中，送至生工生物工程（上海）股份有限公司進行測序、拼接。

表1 目的基因克隆所用引物序列

1.2.5 基因內(nèi)分子標記開發(fā)及應(yīng)用 根據(jù)和在母本19141、父本19142間的序列差異，運用Primer Premier 5軟件在其上、下游設(shè)計特異性引物，開發(fā)基因內(nèi)分子標記（表2），用于檢測E4450F2不同單株中這3個基因位點的遺傳變異。InDel標記PCR擴增產(chǎn)物用8%聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測，和的SNP突變位點采用PARMS技術(shù)檢測[13]。

1.2.6 雜交驗證 19142分別與淡紫花白果突變材料19147（基因型為ddPPYY）和白花綠果突變材料19144（基因型為）雜交，觀察F1后代果色表型。

2 結(jié)果

2.1 上位基因控制的茄子特殊果色遺傳規(guī)律

白花白果母本19141和白花白果父本19142雜交，E4450F1為紫花紫紅果（圖1-A）。19141、19142、E4450F1的果皮總花青素含量測定結(jié)果為E4450F1最高（4.95 mg/100 g FW）；其次是19141（0.52 mg/100 g FW），19142含量最低（0.11 mg/100 g FW）（圖1-B）。E4450F2群體出現(xiàn)花色和果色分離，分離出紫花紫紅果、紫花白果、白花白果3種表型單株（圖1-C）。

表2 SmMYB1 InDel標記和SmDFR、SmANS SNP標記引物序列

A：19141、19142、E4450F1的表型；B：19141、19142和E4450F1的果皮花青素含量（**，P＜0.01）；C：E4450F2的表型

由表3可知，E4450F2分離群體紫紅果單株數(shù)小于白果單株數(shù)，不符合已報道的兩對上位基因控制的F2紫紅果和白果分離比為9﹕7的遺傳規(guī)律[10-11]。

在已知19141突變位點為位點的基礎(chǔ)上，推測19142突變了另外2個茄子果色上位基因和。19141的基因型為，19142基因型為，E4450F1的基因型則為E4450F1單株自交，雌、雄配子各有8種類型配子組合，會產(chǎn)生64種配子體組合的F2群體（表4）。根據(jù)茄子果色上位基因的調(diào)控特點，其中任何一個位點的純合隱性突變都會抑制花青素合成，從表4可見，27種配子體組合產(chǎn)生的基因型對應(yīng)果實有花青素呈色表型，37種配子體組合產(chǎn)生的基因型對應(yīng)果實無花青素呈色表型，即2個親本3個花青素合成相關(guān)的果色基因突變情況下，F(xiàn)2果實有花青素呈色單株和果實無花青素呈色單株的分離比為27﹕37。

表3 不同世代果色分離比

表4 DdPpYy基因型F1自交后代的等位基因組合

加粗表示配子體組合基因型對應(yīng)果皮有花青素呈色表型；無加粗表示配子體組合基因型對應(yīng)果皮無花青素呈色表型，其中藍色字體基因型對應(yīng)紫花白果表型

Bold indicates the genotype of the gametophyte combination corresponds to phenotype with anthocyanins pigmentation in the peel; No bold indicates the genotype of the gametophyte combination corresponds to phenotype without anthocyanins pigmentation in the peel; Among them the blue font genotype indicates to the phenotype of purple flower and white fruit

采用卡方檢驗對E4450F2分離群體紫紅果單株與白果單株的分離比進行檢驗，結(jié)果表明，紫紅果與白果的分離比符合27﹕37（＞0.05，表3），說明白果親本19141突變了1個花青素合成的基因位點，白果親本19142同時突變了2個花青素合成的基因位點，分別為和。

2.2 SmMYB1、SmDFR和SmANS克隆

2.2.1為上位基因位點的候選基因。19142的DNA長度為1 257 bp，cDNA長度為642 bp。通過與19141的全長序列對比，發(fā)現(xiàn)19142缺失了第1內(nèi)含子3′端18個堿基和第2外顯子5′端8個堿基，共26 bp（圖2-A）；另外，第2內(nèi)含子存在2個相鄰的InDel，間隔6 bp，第1個是6 bp，第2個是46 bp，使19142第2內(nèi)含子比19141多52 bp。cDNA克隆發(fā)現(xiàn)，上述26 bp的缺失導致第2外顯子跳躍，使第62位氨基酸殘基處三聯(lián)體密碼子變?yōu)榻K止密碼子TAA。

2.2.2克隆為上位基因位點的候選基因?？寺　y序拼接發(fā)現(xiàn)，19142與19141相比僅在第1外顯子第101 bp處存在1個SNP位點（T﹕A）（圖2-B）。已知19141在第1外顯子第101號堿基發(fā)生突變，T變?yōu)锳，形成終止密碼子，導致蛋白質(zhì)合成提前終止[10]，19142的未發(fā)生突變，所以19142該位點基因型為。

2.2.3克隆為上位基因位點的候選基因。全長為1 999 bp，包含有6個外顯子和5個內(nèi)含子。19141與19142序列對比發(fā)現(xiàn)在第2外顯子最后一個堿基為SNP，19141為G，19142為C。這個SNP緊鄰剪切位點，為堿基錯義突變和剪切突變。另外，啟動子克隆發(fā)現(xiàn)，在起始密碼子上游-326 bp位置，父本和母本之間存在一個SNP（C﹕G），導致19142缺失1個CAAT-box順式作用元件（圖2-C）。啟動基本元件CAAT框是真核生物基因常有的調(diào)節(jié)區(qū)，也可能是RNA聚合酶的一個結(jié)合處，控制著轉(zhuǎn)錄起始的頻率。綜上，推測19142啟動子順式調(diào)控元件缺失以及剪切突變協(xié)同導致功能異常。

A：親本的SmMYB1 DNA序列差異和InDel標記開發(fā)位點；B：親本的SmANS DNA序列差異和SNP標記開發(fā)位點；C：親本的SmDFR DNA序列、啟動子序列差異和SNP標記開發(fā)位點

2.3 SmMYB1、SmANS和SmDFR基因內(nèi)分子標記開發(fā)

根據(jù)親本第1內(nèi)含子和第2外顯子26 bp堿基的差異，開發(fā)了一對SmMYB1-26bpInDel標記。SmMYB1-26bpInDel標記在19141擴增產(chǎn)物中有264 bp片段擴增；在19142中有238 bp片段擴增，E4450F1同時有264 bp和238 bp兩個片段擴增（圖3-A）。根據(jù)親本第2內(nèi)含子52 bp堿基的差異，開發(fā)了一對SmMYB1-52bpInDel標記。SmMYB1-52bpInDel標記在19141擴增產(chǎn)物中有293 bp片段擴增；在19142中有345 bp片段擴增，E4450F1同時有293 bp和345 bp兩個片段擴增（圖3-B）。

根據(jù)在19142與19141的SNP位點，在突變堿基上、下游設(shè)計PARMS檢測引物，開發(fā)了SmANS-Chr08SNP和SBJ-DFR標記。根據(jù)SNP標記，可以將E4450F2群體基因分型，圖4-A為遺傳變異PARMS技術(shù)檢測結(jié)果，HEX信號對應(yīng)19142位點（T﹕T），為基因型；FAM信號對應(yīng)19141位點（A﹕A），為基因型，F(xiàn)AMHEX信號對應(yīng)E4450F1雜合位點（A﹕T），為基因型。圖4-B為遺傳變異PARMS技術(shù)檢測結(jié)果，HEX信號對應(yīng)19142位點（C﹕C），為基因型；FAM信號對應(yīng)19141位點（G﹕G），為基因型；FAMHEX信號對應(yīng)E4450F1雜合位點（G﹕C），為基因型。

2.4 基因型與表型對應(yīng)性

根據(jù)開發(fā)的基因內(nèi)分子標記，對E4450F2群體的104個單株進行基因分型?；蛐团c表型對應(yīng)情況如表5所示。表型為紫花紫果色表型對應(yīng)8種基因型，分別為，即基因型對應(yīng)紫色花冠紫紅果植株表型；白花白果表型對應(yīng)13種基因型，分別為和，即結(jié)構(gòu)基因和只要有一個位點為純合隱性，就為白花白果表型?？赡苁怯捎诜中偷腇2單株較少，和基因型單株沒有檢出。紫花白果表型對應(yīng)4種基因型，分別為由于母本19141的白果是由于位點結(jié)構(gòu)基因突變引起，19142白果為位點調(diào)控基因和位點結(jié)構(gòu)基因同時突變引起，3個獨立的基因位點分離重組，所以F2子代中，出現(xiàn)有別于兩個白花白果親本的紫花白果表型單株（對應(yīng)基因型為）。位點候選基因為轉(zhuǎn)錄因子，其表達調(diào)控具有組織特異性，這是基因型單株在花中能合成花青素呈紫色，而在果皮中不能合成花青素呈白色的分子基礎(chǔ)。綜上，基于3個上位基因位點遺傳變異進行基因分型的結(jié)果，可以100%解釋E4450F2子代果色表型與基因型的對應(yīng)關(guān)系。

A：SmANS-Chr08SNP標記的分型圖；B：SBJ-DFR標記的分型圖

表5 E4450F2群體基因型和表型對應(yīng)情況

2.5 雜交驗證遺傳規(guī)律

本試驗父本19141與母本19142雜交F1代表型為紫花紫紅果，為了驗證19142為雙突變體材料，以19142作為母本材料與白花綠果突變材料19144雜交，觀察到F1后代表型為白花綠果；與淡紫花白果突變材料19147雜交，觀察到F1后代表型為淡紫花白果（圖5）。根據(jù)茄子果色上位基因的調(diào)控特點，其中任何一個位點的純合隱性突變都會抑制花青素合成，親本都為突變F1代則形成純合隱性的基因型；親本都為突變F1代則形成隱性的dd基因型，果皮均無法合成花青素，產(chǎn)生了無花青素沉著的綠果和白果。

圖5 父本19144、父本19147及其與19142雜交后代F1的花和果實表型

3 討論

3.1 上位基因互作調(diào)控花色和果色

花青素是影響茄子果皮顏色的主要色素之一，研究花青素合成通路關(guān)鍵基因互作對于茄子果色育種具有重要意義?？刂粕飶碗s性狀的因素包括基因主效應(yīng)、基因間互作效應(yīng)（上位性）以及基因與環(huán)境的互作效應(yīng)[14]。上位性最早在豌豆雜交試驗中被發(fā)現(xiàn)，當兩個白花的親本雜交時，F(xiàn)1的花為紫花，F(xiàn)2群體中紫花與白花的分離比為9﹕7，為了解釋這一現(xiàn)象，BATESON提出了上位性的概念[8]。后來，在豌豆上發(fā)現(xiàn)和位點與豌豆中的花青素色素沉著有關(guān)，基因編碼bHLH轉(zhuǎn)錄因子，在白花突變體中，一個剪切位點上的SNP（G→A），引起mRNA的錯誤剪接，導致終止密碼子提前；基因編碼WD40蛋白，該蛋白有多種突變形式，導致了白花表型[15]。馬鈴薯塊莖顏色遺傳受3個遺傳位點（和的控制，位點是一種與花青素分布的組織特異性相關(guān)的特殊發(fā)育基因，果實紅色產(chǎn)生依賴于位點，而紫色依賴于位點[16]。研究證明，馬鈴薯中的位點為編碼R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子[17]，位點對應(yīng)，位點對應(yīng)[18]。3個上位基因、和共同調(diào)控茄子果皮花青素合成[9]。近期，通過遺傳作圖定位并獲得了和的候選基因分別為[10][10]和[12]本研究中兩個白果茄子親本雜交，3個上位基因（和）互作產(chǎn)生紫紅果F1及其F2群體紫色果色單株與白色果色單株分離比為27﹕37的特殊遺傳效應(yīng)，其中母本19141突變了位點，基因型為，父本19142同時突變了和位點，基因型為，雜交F1基因型為，3個基因位點雜合，花青素代謝通路打通，所以F1為紫花紫果。前期在其他園藝作物上有果色遺傳受1對或2對基因控制的報道[19-21]，但3個基因共同控制產(chǎn)生果色特殊分離比還未見報道。、和互作的3個基因位點共同決定茄子果皮花青素合成，其中任何一個基因突變都會導致果皮不能合成花青素。

3.2 茄子果色上位基因遺傳變異

到目前為止，參與茄子花青素生物合成的結(jié)構(gòu)基因，如、、、[22-23]和[24]，以及調(diào)控基因，如[25]、[26]、[27]已被克隆和驗證。（）、（）和（）3個上位基因位點共同決定茄子果皮花青素合成。本研究中白花白果茄子親本19141的發(fā)生突變[10]，白花白果茄子親本19142的和均發(fā)生突變。BABAK等[28]在紫花白果茄子（無花青素沉著）材料中檢測到26 bp缺失和第2內(nèi)含子52 bp插入，26 bp堿基的缺失導致了mRNA第2外顯子缺失，使得蛋白合成受損，這與本研究中白果父本19142的突變形式相同。除了上述的突變形式，還存在多種遺傳變異形式。You等[10]發(fā)現(xiàn)紫花白果茄子親本19147的啟動子區(qū)有1個G堿基的插入，而且在R2結(jié)合域缺失6個堿基。BABAK等[28]研究發(fā)現(xiàn)果實無花青素累積的白花紅茄（）第3外顯子有9核苷酸插入和11個SNP。WANG等[29]在白果茄子材料CGN18774中發(fā)現(xiàn)在第2外顯子最后一個堿基處存在一個SNP（G→C）位點，導致剪切突變，這與本研究19142的突變方式相同，另外efc1材料中剪切識別位點第2內(nèi)含子的第1堿基由G突變?yōu)锳，也會導致剪切突變；在綠果茄子（無花青素沉著）材料的啟動子區(qū)域發(fā)現(xiàn)起始密碼子上游-301 bp位置的SNP（C→G），影響了與啟動子的相互作用，從而影響了的表達。本研究19142中在第2外顯子的突變方式與WANG等[29]在CGN18774材料上突變的方式一致，但啟動子區(qū)域SNP位點發(fā)生位置以及影響的順式調(diào)控元件有所差異，這可能是材料的遺傳背景差異造成的。本研究基于3個上位基因遺傳變異開發(fā)了4個基因內(nèi)分子標記，對準確、高效的選育目標果色茄子具有重要作用。

3.3 突變上位基因類型對茄子植株不同部位花青素合成的影響

和是花青素合成通路上的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因，其中任何一個基因突變都會阻斷整個代謝通路；對花青素合成通路結(jié)構(gòu)基因起激活作用，并且在不同組織部位花青素合成特異性調(diào)控中發(fā)揮著重要作用。通過本研究基因型與表型聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，和中任何一個基因隱性純合都會產(chǎn)生白花白果表型，這與兩對上位基因控制的茄子果色遺傳規(guī)律一致[11]。本研究中白花白果親本19142與突變親本紫花白果色19147雜交，F(xiàn)1后代（基因型為ddPPYy）表型為紫花白果；均為白花白果的19141與19142雜交E4450F2子代中基因型對應(yīng)紫花白果表型，這是由于果皮中特異性調(diào)控花青素合成的（）發(fā)生了突變而低表達，無法激活結(jié)構(gòu)基因表達而導致果皮顏色為白色[11]；而花為紫色，則可能是由于其他MYB轉(zhuǎn)錄因子在茄子花的花青素特異合成中發(fā)揮著作用。已有研究表明茄子花色受一對基因控制，紫花對白花為完全顯性[30]，茄子花色和果皮顏色為不完全連鎖遺傳[31]。這與本研究的結(jié)果一致，紫花和白花材料雜交F1子代為紫花，白花和白果或綠果連鎖，但紫花有可能是紫紅果也可能是白果或綠果。

4 結(jié)論

2個白花白果茄子親本雜交F1代果皮呈紫花紫紅色，且F2代白果單株比例大于紫紅果單株比例，這種特殊遺傳規(guī)律是由于其中的一個親本在花青素合成代謝通路的1個基因位點發(fā)生了突變，另外一個親本在花青素合成代謝通路的另外2個基因位點發(fā)生了突變。兩親本3個突變基因上位互作產(chǎn)生了F2分離后代有花青素沉著果實單株和無花青素沉著果實單株27﹕37的特殊分離比率。兩個白果親本雜交F1為紫紅色，是由于3個上位基因位點、和同時處于雜合狀態(tài)，花青素合成得以恢復。

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Analysis of Genetic Effect of Fruit Color Controlled by Epistatic Genes in Eggplant

1Vegetable Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Key Laboratory for New Technology Research of Vegetables, Guangzhou 510640;2College of Horticulture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642;3Key Laboratory of Horticultural Plant Biology, Ministry of Education, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070

【Objective】Fruit color is an important trait that affects the commercial value of eggplant fruit. By analyzing the causes for the special segregation ratio of individual plants with purple red peel and with white peel in the F2population constructed by crossing between two white-fruit parents, this paper could lay the foundation for elucidating the mechanism of epistatic gene interaction on regulating eggplant fruit coloration.【Method】The white-flower and white-peel female parent 19141 with mutation at the structural geneinvolving in the anthocyanin biosynthesis pathway, white-flower and white-peel male parent 19142 with unknown mutation genes involving in the anthocyanin biosynthesis pathway, and their F1population with purple red peel and F2population with separate peel colors were used to explore the epistatic inheritance of eggplant fruit coloration. Genes and their mutation patterns were studied by cloning the known genes,() and() related to peel color in male parent 19142. Molecular basis of peel color-controlling epigenetic genes was analyzed by developing molecular markers based on genetic variations of peel color genes, analyzing the relationship between genotype and phenotype in E4450F2population, and crossing with other eggplant parents without anthocyanin pigmentation in peel.【Result】The segregation ratio of plants with purple red fruit and white fruit in E4450 F2progeny was consistent with the segregation ratio of 27:37 controlled by three pairs of epistatic genes, that is, mutations occurred at thegene locus in 19141, with genotype, and mutations occurred at bothandgene loci in 19142, with genotype. The results of cloning and sequencing showed that alternative splicing occurred inof 19142, which led to the second exon skipping. In 19142, SNP (C→G) in the promoter region’s -326 bp upstream of the start codon resulted in the absence of a CAAT-box cis-acting element ingene. An SNP, G to C, at the last base of the second exon, was annotated as splicing mutation, which might cause abnormal function ofgene in 19142, resulting in the eggplant peel’s inability to synthesize anthocyanin. Based on the genetic variation ofand, the functional molecular markers were developed, and the progenies of E4450F2were genotyped. The results showed that genotype and phenotype were completely consistent.corresponded to phenotypes of purple flower and purple red peel,corresponded to phenotype of purple flower and white peel,_,,,_,andgenotypes corresponded to white flower and white peel phenotypes. When 19142 was crossed with white-peel inbred line 19147 (ddPPYY), and green-peel inbred line 19144 (), it was found that the fruit color of the two F1progenies were white and green, respectively, and there was no anthocyanin pigmentation in the peel, which further proved that 19142 was a double mutantand.【Conclusion】When two eggplant parents without anthocyanin pigmentation in the peel were crossed, the peel of the F1generation had anthocyanidin pigmentation, and the segregation ratio of plants with anthocyanin pigmentation and non-anthocyanin pigmentation in F2population was 27:37, it was because one of the parents had a mutation at a gene locus in the anthocyanin biosynthesis pathway, and the other parent had mutations at two other loci in the anthocyanin biosynthesis pathway. When two parents without anthocyanin pigmentation were crossed, the peel of F1was able to synthesize anthocyanin and present purple red color, which was due to the simultaneous dominance of three epistatic gene loci,and, and anthocyanin biosynthesis was restored. Mutation of the structural gene oforinhibited anthocyanin biosynthesis in all parts of the plant. The regulation of transcription factor mutationwas tissue specific, and its mutation inhibited anthocyanin biosynthesis in the peel, but did not inhabit anthocyanin biosynthesis in the flower.

eggplant; peel color; epistatic gene; anthocyanin; genetic law

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.014

2023-06-05；

2023-10-04

廣西科技重大專項（桂科AA22068088）、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（2023KJ110，2023KJ106）、廣東省級鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略專項資金種業(yè)振興項目（2022-NPY-00-026）

陳錦溶，E-mail：20213137106@stu.scau.edu.cn。通信作者孫保娟，Tel：020-38469456；E-mail：sunbaojuan@hotmail.com。通信作者李植良，E-mail：vri_li@163.com

（責任編輯 趙伶俐）