973 XXXXCB113900-G主要蔬菜重要品質(zhì)性狀形成的遺傳機理與分子改良

1、項目名稱：主要蔬菜重要品品質(zhì)性狀形成成的遺傳機理理與分子改良良首席科學家：黃三文 中國農(nóng)農(nóng)業(yè)科學院蔬蔬菜花卉研究究所起止年限：2012.1-2016.8依托部門：農(nóng)業(yè)部一、關(guān)鍵科學問問題及研究內(nèi)內(nèi)容（一）擬解決的的關(guān)鍵科學問問題圍繞我國蔬菜產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中對對優(yōu)質(zhì)品種的的迫切需求，從從已有的蔬菜菜基因組學研研究的基礎(chǔ)出出發(fā)，針對決決定蔬菜商品品品質(zhì)的產(chǎn)品器器官發(fā)生發(fā)育育和決定風味品質(zhì)質(zhì)的風味物質(zhì)質(zhì)合成積累的的遺傳機理開開展深入研究究?？茖W問題1：蔬蔬菜商品和風風味品質(zhì)性狀形成的的遺傳構(gòu)成蔬菜產(chǎn)品器官的的形成和風味味物質(zhì)的合成成與積累是由由多基因控制制的性狀。哪哪些關(guān)鍵基因因控制了葉球球的形態(tài)建成成

2、，果實形態(tài)態(tài)的豐富變異異的遺傳基礎(chǔ)礎(chǔ)是什么，風風味物質(zhì)代謝謝的關(guān)鍵酶基基因是什么，解決控制這些品質(zhì)性狀形成遺傳構(gòu)成的問題是進一步研究其調(diào)控機制的基礎(chǔ)?？茖W問題2：蔬蔬菜商品和風風味品質(zhì)性狀形成的的基因調(diào)控機制制產(chǎn)品器官形成和和風味物質(zhì)代代謝的生物學學過程受到基基因網(wǎng)絡(luò)及環(huán)環(huán)境因素的調(diào)調(diào)控。關(guān)鍵品品質(zhì)功能基因因是如何表達達調(diào)控的，它它們之間又是是如何相互作作用的，溫度度與光周期等等環(huán)境因素是是如何影響它它們的表達，解解決這些品質(zhì)質(zhì)性狀形成調(diào)調(diào)控機制的問問題是培育優(yōu)優(yōu)質(zhì)品種和生生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蔬菜菜產(chǎn)品的理論論基礎(chǔ)與技術(shù)術(shù)支撐。通過對上述兩個個關(guān)鍵科學問問題的深入研研究，探索在在全基因組序序列基礎(chǔ)上闡闡明

3、優(yōu)質(zhì)關(guān)鍵鍵基因的結(jié)構(gòu)構(gòu)、功能和互互作效應(yīng)及調(diào)調(diào)控機制，在在此基礎(chǔ)上建建立現(xiàn)有主要要蔬菜品質(zhì)改改良全基因組組分子設(shè)計的的理論和方法法體系，將提提升我國蔬菜菜品質(zhì)育種的的水平，為推推動蔬菜產(chǎn)業(yè)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提提供科學依據(jù)據(jù)。（二）主要研究究內(nèi)容為了保證在有限限方向進行重重點突破，本本項目針對生生產(chǎn)中存在的的白菜和甘藍藍未熟抽薹、結(jié)結(jié)球不緊實和和裂球問題、黃黃瓜和番茄的的畸形果和裂果問題，以以及黃瓜清香香味缺乏和苦苦味發(fā)生的問問題，集中力力量研究白菜菜和甘藍葉球球形成、黃瓜瓜和番茄果實實形成，以及及黃瓜風味形形成的遺傳構(gòu)構(gòu)成和基因調(diào)控機機制，并在此此基礎(chǔ)上建立立這些蔬菜品質(zhì)改良良的全基因組組分子設(shè)計體體

4、系。主要包包括以下三大大內(nèi)容：蔬菜商品和風味味品質(zhì)性狀形成的遺遺傳構(gòu)成在白菜、甘藍、黃黃瓜、番茄的的全基因組序序列基礎(chǔ)上，利利用核心種質(zhì)質(zhì)資源和現(xiàn)有有主要親本的的重測序數(shù)據(jù)據(jù)，構(gòu)建這些些蔬菜的全基基因組遺傳變變異圖譜；繼繼而利用全基因組組關(guān)聯(lián)分析（GGWAS）確確定白菜和甘藍葉球的形形態(tài)建成、黃黃瓜和番茄果果實的形態(tài)建建成，以及黃黃瓜苦味和清清香味物質(zhì)代代謝的關(guān)鍵遺遺傳位點。在確定關(guān)鍵遺傳傳位點的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，構(gòu)建重重組自交系、近近等基因系等等分離群體，利利用圖位克隆隆和候選基因因等方法分離離控制葉球、果果實形成和風風味物質(zhì)代謝謝的關(guān)鍵基因因，并利用突突變體和轉(zhuǎn)基基因方法鑒定定這些關(guān)鍵基基因的功能

5、。蔬菜商品和風味味品質(zhì)性狀形成的的基因表達與與調(diào)控機制在關(guān)鍵基因分離離和鑒定的基基礎(chǔ)上，通過過功能基因組組學、分子生生物學、生理理生化的技術(shù)術(shù)手段，重點點研究蔬菜葉葉球、果實和和風味形成過過程中基因的的表達調(diào)控模模式、基因之之間的相互作作用，以及環(huán)環(huán)境因素對其其表達的影響響，探討品質(zhì)質(zhì)性狀形成的的基因調(diào)控途途徑。主要蔬菜品質(zhì)改改良的全基因因組分子設(shè)計計在全基因組遺傳傳變異圖譜的的基礎(chǔ)上，開開發(fā)背景選擇擇的SNP芯片用用于在回交育育種和系譜選選擇時保留現(xiàn)現(xiàn)有主要親本本的已有優(yōu)異異遺傳背景；在蔬菜品質(zhì)性狀形成的的遺傳構(gòu)成與與調(diào)控機制研究的的基礎(chǔ)上，開開發(fā)前景選擇擇分子標記用于于快速導入新新基因來定

6、向向改良現(xiàn)有主主要親本；并并將前景背背景選擇的分分子改良技術(shù)術(shù)體系與國內(nèi)內(nèi)白菜、甘藍、番茄茄和黃瓜育種種優(yōu)勢單位的的育種實踐相相結(jié)合，選育育優(yōu)質(zhì)新品種種。二、預期目標（一）總體目標標通過本項目的實實施，闡明蔬蔬菜作物產(chǎn)品品器官形成和和風味物質(zhì)代代謝的遺傳構(gòu)構(gòu)成和調(diào)控機機制，開發(fā)形形成以高通量量背景選擇和和前景選擇相相結(jié)合的品質(zhì)質(zhì)改良全基因因組分子設(shè)計計技術(shù)平臺，大大規(guī)模改良現(xiàn)現(xiàn)有主要親本本，創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)質(zhì)新種質(zhì)，培培育有自主知知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)優(yōu)質(zhì)新品種，從從而實現(xiàn)提升升我國蔬菜育育種的自主創(chuàng)創(chuàng)新能力和核核心競爭力，保保障我國蔬菜菜產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升升級提供科學學支撐的總體體目標。（二）五年預期期目標（1）揭示

7、白菜菜、甘藍、黃黃瓜及番茄遺遺傳變異的主主要形式，建建立這些主要要蔬菜作物的的全基因組遺遺傳變異圖譜譜，每種蔬菜菜至少鑒定1100萬個SSNP位點和和10萬個SSV位點，為為解析多基因因控制性狀的的遺傳構(gòu)成提提供基礎(chǔ)工具具，也為分子子改良所需的的背景選擇SSNP芯片的的設(shè)計提供技技術(shù)依據(jù)。（2）闡明白菜菜和甘藍葉球球形成的遺傳傳構(gòu)成和基因因調(diào)控機制，揭揭示小RNAA在葉球發(fā)育育中的重要地地位，分離和和鑒定344個控制葉球球形成的關(guān)鍵鍵基因，探明明這些關(guān)鍵基基因如何與誘誘發(fā)環(huán)境因素素互作來控制制未熟抽薹、裂裂球和結(jié)球不不緊實。（3）闡明黃瓜瓜和番茄果實實形成的遺傳傳構(gòu)成和調(diào)控控機制，分離離和鑒定

8、34個控制果果實形成的關(guān)關(guān)鍵基因，探探明這些關(guān)鍵鍵基因如何與與誘發(fā)環(huán)境因因素互作來控控制裂果、畸畸形發(fā)育。（4）闡明黃瓜瓜黃瓜風味形成的遺遺傳構(gòu)成和代代謝調(diào)控機制制，分離和鑒鑒定34個個控制黃瓜葫葫蘆素（苦味味物質(zhì)）和壬壬二烯醛（清清香味物質(zhì)）等等風味物質(zhì)代代謝的關(guān)鍵基基因。（5）建立主要要蔬菜品質(zhì)改改良全基因組組分子設(shè)計的的理論和技術(shù)術(shù)體系，包括括根據(jù)全基因因組遺傳變異異圖譜開發(fā)的的背景選擇SSNP芯片和和根據(jù)上述商商品和風味品品質(zhì)性狀遺傳傳機理研究結(jié)結(jié)果開發(fā)的前前景選擇分子子標記；系統(tǒng)改良現(xiàn)現(xiàn)有主要親本本，培育有自自主知識產(chǎn)權(quán)權(quán)的優(yōu)質(zhì)新品品種。創(chuàng)制440份優(yōu)質(zhì)新新種質(zhì)，培育育出5 8個優(yōu)質(zhì)

9、新新品種或組合合。（6）凝聚和培培養(yǎng)一支蔬菜菜基因組學、分分子遺傳及育育種的創(chuàng)新團團隊，培養(yǎng)一一批有國際影影響的中青年年學科帶頭人人和學術(shù)骨干干，培養(yǎng)600 800名研究生和和10 15名博士士后。豐富和和發(fā)展我國蔬蔬菜品質(zhì)育種種的科學理論論與實踐，提提升我國蔬菜菜育種界的源源頭創(chuàng)新和集集成創(chuàng)新能力力。（7）發(fā)表核心心刊物論文1150篇以上上，SCI論論文80篇以以上，其中影影響因子高于于5的論文110篇以上；申請專利220 330項。三、研究方案（一）總體學術(shù)術(shù)思路和技術(shù)術(shù)途徑本項目針對生產(chǎn)產(chǎn)中存在的蔬蔬菜商品品質(zhì)質(zhì)和風味品質(zhì)質(zhì)的突出問題題，選取全基基因組序列已已經(jīng)測定、常常規(guī)育種基礎(chǔ)礎(chǔ)好的

10、大宗蔬蔬菜白菜、甘甘藍、黃瓜和和番茄為研究究對象，從與與商品和風味味品質(zhì)密切相相關(guān)的產(chǎn)品器器官形成和風風味物質(zhì)代謝謝調(diào)控的生物物學過程入手手，深入蔬菜菜重要品質(zhì)性性狀形成的遺遺傳構(gòu)成和基基因調(diào)控機制制，建立品質(zhì)質(zhì)改良的全基基因組分子設(shè)設(shè)計的理論和和方法體系，創(chuàng)創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)新材材料，培育優(yōu)優(yōu)質(zhì)新品種，力力圖實現(xiàn)“從基因組到到品種”的整體構(gòu)想想。針對品質(zhì)性狀形形成遺傳構(gòu)成成的關(guān)鍵科學學問題（科學學問題1），在基因因組框架圖的的基礎(chǔ)上，利利用核心資源源和現(xiàn)有主要要親本重測序序數(shù)據(jù)，構(gòu)建建全基因組遺遺傳變異圖譜譜；結(jié)合對重重要品質(zhì)性狀狀的詳細調(diào)查查和分析，確確定控制葉球球形成、果實實形成和風味味形成的關(guān)鍵

11、鍵遺傳位點；結(jié)合圖位克克隆、候選基基因分析、突突變體分析和和轉(zhuǎn)基因驗證證等技術(shù)手段段，分離和鑒鑒定品質(zhì)性狀狀形成的關(guān)鍵鍵基因，回答答哪些基因控控制了品質(zhì)性性狀形成的科科學問題。針對品質(zhì)性狀形形成基因調(diào)控控機制的關(guān)鍵鍵科學問題（科科學問題2），選擇已已經(jīng)詳細鑒定定過表型的自自然和人工突突變體以及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因材料，對對葉球和果實實的不同發(fā)育育階段以及不不同環(huán)境條件件下的轉(zhuǎn)錄組組（包括小RRNA）進行行分析，從全全基因組水平平確定與關(guān)鍵鍵基因共表達達或者反向表表達的基因集集，構(gòu)建關(guān)鍵鍵基因的表達達網(wǎng)絡(luò)；不少少已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的的形態(tài)建成基基因是轉(zhuǎn)錄因因子，項目將將確定參與葉葉球和果實形形成轉(zhuǎn)錄因子子的下游受控控

12、基因；通過過酵母雙雜交交等技術(shù)手段段確定與關(guān)鍵鍵基因有蛋白白互作的基因因；通過突變變體的遺傳分分析，確定關(guān)關(guān)鍵基因的上上下游基因，確確定其信號傳傳導途徑；分分析風味形成成基因參與的的代謝網(wǎng)絡(luò)；綜合上述分分析手段，探探明葉球和果果實形成和風風味物質(zhì)代謝謝的基因調(diào)控控機制。利用上述研究中中關(guān)鍵基因的的序列開發(fā)前前景選擇分子子標記，為現(xiàn)現(xiàn)有主要親本本的定向品質(zhì)質(zhì)改良提供選選擇工具；利利用全基因組組遺傳變異圖圖譜開發(fā)背景景選擇SNPP芯片，用于于在育種中保保持現(xiàn)有主要要親本的良好好遺傳背景；并且將這套套全基因組分分子設(shè)計的技技術(shù)體系應(yīng)用用在優(yōu)質(zhì)新品品種培育的實實踐上，實現(xiàn)現(xiàn)“從基因組到到品種”的戰(zhàn)略構(gòu)

13、想想。上述研究將為蔬蔬菜品種改良良的國家支撐撐計劃和“8863”等科科技計劃的順順利實施提供供依據(jù)與支撐撐，為蔬菜學學學科體系的的發(fā)展提供新新理論、新技技術(shù)與新方法法?？傮w學術(shù)思路和和技術(shù)途徑如如下圖（圖11）所示：圖1. 總體學學術(shù)思路與主主要技術(shù)途徑徑（二）創(chuàng)新點與與特色（1）以國家重重大需求為導導向：本項目目以大面積種種植的白菜、甘甘藍、番茄和和黃瓜為主要要研究對象，針針對生產(chǎn)中亟亟待解決的未未熟抽薹、裂裂球裂果、風風味不佳等商商品和風味品品質(zhì)問題，緊緊密圍繞產(chǎn)品品器官形成和和風味物質(zhì)代代謝的遺傳構(gòu)構(gòu)成和基因調(diào)調(diào)控機制的關(guān)關(guān)鍵科學問題題，進行深入入的研究。這這些均屬推動動優(yōu)質(zhì)蔬菜品品種國

14、產(chǎn)化、實實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型型升級中亟待待解決的重大大科學問題，體體現(xiàn)了國家的的重大需求。（2）以多基因因控制品質(zhì)性性狀的遺傳構(gòu)構(gòu)成為科學突突破口：蔬菜菜的商品和風風味品質(zhì)性狀狀是由多基因因控制的，其其遺傳構(gòu)成的的問題是蔬菜菜學科多年來來沒有得到有有效解決的難難題。人類復復雜疾病的研研究表明，基基因組序列是是解析復雜性性狀遺傳的必必須工具。在在本項目研究究的四種蔬菜菜中，黃瓜、白白菜和甘藍的的基因組框架架圖都是由項項目申請單位位主導完成的的，并且也基基本完成了核核心資源的重重測序工作，這這使得本項目目團隊在研究究蔬菜品質(zhì)性性狀遺傳構(gòu)成成上取得了先先機，有可能能實現(xiàn)重大突突破。（3）以葉球形形態(tài)建成的基

15、基因調(diào)控機制制為理論突破破口：以往對對植物的研究究大多以擬南南芥和水稻等等模式植物為為實驗材料，蔬蔬菜作物產(chǎn)品品器官的形態(tài)態(tài)和生理特性性與模式植物物有很大區(qū)別別，其遺傳基基礎(chǔ)和基因表表達調(diào)控的機機制有其自身身的特點。前前期研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)一批新的與與白菜葉球形形態(tài)建成有關(guān)關(guān)的miRNNA和功能基基因，本項目目將在基因組組框架圖的基基礎(chǔ)上，對mmiRNA的的靶標位點和和已知功能基基因的表達調(diào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進行行新穎細致的的分析，提出出葉球發(fā)育遺遺傳調(diào)控的新新理論。（4）以假說和和數(shù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)驅(qū)動為科學方方法論：生物物學研究主要要依賴假說驅(qū)驅(qū)動的科學方方法論，即根根據(jù)已有的知知識建立工作作假說、設(shè)計計實驗加以驗

16、驗證。測序技技術(shù)的飛速發(fā)發(fā)展導致海量量基因組（包包括基因組、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄組、甲基基化等）數(shù)據(jù)據(jù)的產(chǎn)生，數(shù)數(shù)據(jù)驅(qū)動的科科學方法論（通通過生物信息息學尋找基因因組數(shù)據(jù)自身身的規(guī)律）將將發(fā)揮更大的的輔助作用。兩兩種方法論的的互補將導致致大量的科學學發(fā)現(xiàn)，這一一點在現(xiàn)代物物理學研究中中已經(jīng)得到驗驗證。在本項項目中將采用用假說和數(shù)據(jù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)動的的科學方法論論，研究內(nèi)容容1主要通過基基因組數(shù)據(jù)和和表型數(shù)據(jù)進進行關(guān)聯(lián)分析析，屬于數(shù)據(jù)據(jù)驅(qū)動；研究究內(nèi)容2主要通過對對葉球和果實實形成以及風風味物質(zhì)代謝謝的已有知識識進行總結(jié)和和歸納，提供供新的工作假假說，進行驗驗證，屬于假假說驅(qū)動。兩兩種方法論穿穿插交織在整整個研究過

17、程程中，將會得得到新的科學學發(fā)現(xiàn)。（5）以“從基基因組到品種種”為產(chǎn)業(yè)突破破口：DNAA測序成本的的快速降低為為農(nóng)業(yè)基因組組學的研究和和應(yīng)用帶來歷歷史性的機遇遇，如何利用用基因組學的的方法手段加加快育種進程程是目前農(nóng)業(yè)業(yè)科研界面臨臨的共同難題題。本項目在在主要蔬菜全全基因組測序序已經(jīng)完成的的基礎(chǔ)上，將將前沿的基因因組學及生物物信息學與蔬蔬菜育種實踐踐緊密聯(lián)系起起來，利用白白菜、黃瓜和和番茄等蔬菜菜生命世代短短（34個月）和國國內(nèi)遺傳育種種基礎(chǔ)較好的的優(yōu)勢，開發(fā)發(fā)品質(zhì)改良的的全基因組分分子設(shè)計技術(shù)術(shù)體系，培育育優(yōu)質(zhì)新品種種, 為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型升級提供供科學和技術(shù)術(shù)支撐。（三）取得重大大突破的可行行性

18、分析（1）研究目標標明確，立論論依據(jù)充分圍繞國家重大需需求和學科前前沿，瞄準蔬蔬菜品質(zhì)育種種必須解決的的兩大基礎(chǔ)科科學問題，開開展本項研究究。借鑒了國國內(nèi)外大田作作物和模式生生物研究多基基因控制性狀狀的最新成果果和進展，具具有可靠的立立論依據(jù)。（2）研究材料料完備，方法法成熟先進項目申請單位是是國家蔬菜種種質(zhì)資源中期期庫的依托單單位，擁有近近一萬份白菜菜、甘藍、黃黃瓜和番茄種種質(zhì)資源，前前期已經(jīng)對資資源進行初步步的品質(zhì)性狀狀調(diào)查，從中中發(fā)掘和培育育出一批具備備優(yōu)異品質(zhì)性性狀的種質(zhì)資資源，并已構(gòu)構(gòu)建了各種分分離群體（包包括近等基因因系、重組自自交系群體等等），黃瓜和和番茄的突變變體群體也基基本完

19、成，為為后續(xù)遺傳分分析和基因鑒鑒定帶來了很很大的便利。項目綜合采用基因組學、生物信息學、群體遺傳學、分子生物學等學科的最新技術(shù)，方法成熟、先進。 （3）研究基礎(chǔ)礎(chǔ)堅實，隊伍伍精干合理項目團隊先后組組織完成了黃黃瓜、白菜和和甘藍基因組組測序，并參參與了番茄基基因組測序，基基本確立了我我國在蔬菜基基因組學領(lǐng)域域的暫時領(lǐng)先先地位。基因因組學的優(yōu)勢勢為我國在蔬蔬菜分子遺傳傳學的發(fā)展打打下了很好的的基礎(chǔ)，先后后構(gòu)建了多張張蔬菜分子標標記連鎖遺傳傳圖譜，其中中黃瓜圖譜是是葫蘆科首張張遺傳細胞胞遺傳整合圖圖譜，包含近近1000個SSR標記。項項目團隊已經(jīng)經(jīng)分離鑒定或或精細定位了了多個蔬菜產(chǎn)產(chǎn)品器官形成成和風

20、味代謝謝的關(guān)鍵基因因。實現(xiàn)了不不同學科的交交叉和融合，集集中了中國農(nóng)農(nóng)業(yè)科學院、中中國科學院、上上海交大、中中國農(nóng)大、南南京農(nóng)大等相相關(guān)重點科研研院校在本領(lǐng)領(lǐng)域的優(yōu)秀人人才，組成了了精干、高效效、務(wù)實的研研究團隊，為為本項目的順順利完成提供供了人才保障障。團隊配置置體現(xiàn)了“從基因組到到品種”整體構(gòu)想的的需要，既有有從事基因組組學和分子生生物學的中青青年科技骨干干，也有具備備多年田間實實踐經(jīng)驗的育育種專家。（4）支撐體系系強大，國際際合作密切依托國家蔬菜改改良中心和44個密切相關(guān)關(guān)的國家重點點實驗室及多多個部門重點點開放實驗室室，擁有較好好的研究條件件和設(shè)備，為為本項研究提提供了堅實的的物質(zhì)基礎(chǔ)

21、?！笆晃濉逼陂g，項目主持單位主辦了多次葫蘆科和十字花科基因組國際研討會，在蔬菜基因組學領(lǐng)域具有廣泛的國際影響。例如，2008年11月舉辦的“國際葫蘆科基因組學和生物學會議”吸引了美國康奈爾大學、威斯康星大學、西班牙農(nóng)科院、日本蔬菜茶葉研究所、澳大利亞多態(tài)性芯片技術(shù)中心等多家知名大學和科研機構(gòu)參加。這些學術(shù)活動一方面能及時獲取國外最新學術(shù)思路、技術(shù)和資源，另一方面為國際合作奠定基礎(chǔ)，獲得一批有重要理論和應(yīng)用價值的成果。2013年項目申請單位（中國農(nóng)業(yè)科學院和中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所）將舉辦“國際茄科基因組大會”，估計將有200多名國際同行和300多名國內(nèi)同行參加。這種密切的國際合作為本

22、項目的研究提供了國際視野，也提升了我國科學研究在國際的影響力。（四）課題設(shè)置置基于項目擬達到到的總體目標標，以“蔬菜商品和和風味品質(zhì)性性狀形成的遺遺傳構(gòu)成和基基因調(diào)控機制制”的關(guān)鍵科學學問題為切入入點，共設(shè)置置6個研究課題題。課題1 蔬菜菜品質(zhì)性狀全全基因組關(guān)聯(lián)聯(lián)分析蔬菜品質(zhì)性狀是是多基因控制制性狀，而全全基因組關(guān)聯(lián)聯(lián)分析（GWWAS）是研研究多基因性性狀的有力手手段。全基因因組遺傳變異異圖譜，是GGWAS的必必需“藍圖”。本課題重重點開展以下下研究：1 主要研究究內(nèi)容種質(zhì)資源品質(zhì)性性狀的觀察分分析：對白菜菜、甘藍、黃黃瓜和番茄種種質(zhì)資源的品品質(zhì)性狀，包包括白菜和甘甘藍的結(jié)球習習性和緊實度度、

23、未熟抽薹薹和裂球率，黃黃瓜瓜把長度度、畸形果率率，番茄果實實形狀、大小小、畸形果率率、裂果率，黃黃瓜果實苦味味和清香味等等風味物質(zhì)的的化學成份等等，進行觀察察測定。全基因組遺傳變變異圖譜構(gòu)建建：在白菜、甘甘藍、黃瓜、番番茄的全基因因組序列基礎(chǔ)礎(chǔ)上，利用不不同種質(zhì)資源源的重測序數(shù)數(shù)據(jù)，定位所所有SNP位點和和結(jié)構(gòu)變異位位點（Strructurral vaariatiion, SSV），確定定全基因組范范圍內(nèi)的連鎖鎖不平衡區(qū)塊塊。全基因組關(guān)聯(lián)分分析： 在性狀調(diào)查查和全基因組組變異圖譜的的基礎(chǔ)上，通通過關(guān)聯(lián)分析析，確定白菜菜、甘藍葉球球的形態(tài)建成成、黃瓜和番番茄果實的形形態(tài)建成，以以及黃瓜苦味味和清

24、香味物物質(zhì)代謝的關(guān)關(guān)鍵遺傳位點點。2. 研究目標標創(chuàng)建白菜、甘藍藍、黃瓜和番番茄的全基因因組遺傳變異異圖譜，包含含至少1000萬個SNP標記和和5萬個SV標記，確確定控制葉球球、果實形成成、風味物質(zhì)質(zhì)代謝的關(guān)鍵鍵遺傳位點，為為關(guān)鍵基因的的分離和鑒定定提供候選基基因。課題承擔單位：中國農(nóng)業(yè)科科學院蔬菜花花卉研究所 北京師范大大學 浙江大學課題負責人：黃黃三文研究員員學術(shù)骨干：林魁魁，曹家樹，張張忠華， 程峰經(jīng)費比例：188.6%課題2 蔬菜菜品質(zhì)性狀形形成關(guān)鍵基因因的分離與鑒鑒定關(guān)鍵基因的克隆隆是研究其互互作、調(diào)控機機制的前提。在確定關(guān)鍵遺傳位點的基礎(chǔ)上，針對性狀表現(xiàn)選擇用于精細遺傳作圖的重組自

25、交系、近等基因系等分離群體，通過圖位克隆和候選基因等方法分離控制白菜和甘藍葉球、黃瓜和番茄果實形成，以及黃瓜風味物質(zhì)代謝的關(guān)鍵基因，并利用突變體和轉(zhuǎn)基因方法鑒定這些關(guān)鍵基因的功能。1 主要研究究內(nèi)容白菜和甘藍葉球球形成的關(guān)鍵鍵基因分離和和鑒定：利用用白菜類蔬菜菜和甘藍類蔬蔬菜亞種間豐豐富的形態(tài)變變異，在大白白菜和甘藍基基因組框架圖圖的基礎(chǔ)上，對對其它亞種進進行重測序，結(jié)結(jié)合圖位克隆隆和轉(zhuǎn)基因鑒鑒定，克隆甘甘藍和白菜葉葉球形態(tài)建成成的關(guān)鍵基因因；利用擬南南芥已知的開開花控制基因因作為候選基基因的目標，克克隆甘藍和白白菜控制抽薹薹開花的關(guān)鍵鍵基因。黃瓜果實形態(tài)性性狀關(guān)鍵基因因的分離與鑒鑒定：利用多

26、多種遺傳群體體材料，構(gòu)建建飽和度高的的遺傳連鎖圖圖，對黃瓜果果實外觀品質(zhì)質(zhì)形成有關(guān)的的農(nóng)藝性狀，包包括黃瓜瓜把長短、畸形形果率、果皮皮光澤和薄厚厚、種子腔直直徑、果肉厚厚度等，進行行精細定位，結(jié)結(jié)合課題1的基因組關(guān)關(guān)聯(lián)分析以及及突變體分析析和轉(zhuǎn)基因驗驗證，克隆包包括主要瓜把把長度主效QQTL（Gb6.11)在內(nèi)的關(guān)鍵鍵基因。番茄果實形成的的關(guān)鍵基因分分離和鑒定：通過圖位克克隆技術(shù)分離離控制番茄果果實大小的RRG基因、控控制果實形狀狀的PST基因，以以及從課題11 得到的主主效QTL。利用用轉(zhuǎn)基因互補補實驗、過量量表達和RNNAi基因表表達抑制等技技術(shù)手段來鑒鑒定這些基因因在果實生長長中的功能，

27、重點分析其在在引起畸形果果、裂果等不不正常果中的的作用。黃瓜風味形成關(guān)關(guān)鍵基因的分分離與鑒定：通過圖位克克隆技術(shù)分離離黃瓜苦味形形成的關(guān)鍵基基因Bi和Bt；在課題題1關(guān)聯(lián)分析的的結(jié)果，通過過圖位克隆和和候選基因相相結(jié)合的方法法，鑒定黃瓜瓜清香味形成成中壬二烯醛醛代謝的關(guān)鍵鍵酶基因。2. 研究目標標通過圖位克隆、候候選基因法、突突變體分析和和轉(zhuǎn)基因驗證證，分離和鑒鑒定56個控制葉球球和果實形態(tài)態(tài)的關(guān)鍵基因因以及34個控制黃瓜瓜風味品質(zhì)的的關(guān)鍵基因，為為后續(xù)基因調(diào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究究打下基礎(chǔ)。課題承擔單位：上海交通大大學 西南大學 中國科學院院遺傳與發(fā)育育生物學研究究所 中國農(nóng)業(yè)大大學 揚州大學課題負責

28、人：蔡蔡潤教授學術(shù)骨干：王小小佳，楊文才才，陳學好，王王保經(jīng)費比例：166.0%課題3 大白菜菜和甘藍葉球球形成的基因因表達調(diào)控機機制大白菜和甘藍葉葉球的形態(tài)建建成取決于一一系列基因的的時空表達和和調(diào)控作用。針對生產(chǎn)中出現(xiàn)的未熟抽薹、結(jié)球不緊實、裂球等問題，本課題將研究葉球形態(tài)建成相關(guān)基因的生物學功能，探討這些關(guān)鍵基因如何調(diào)節(jié)葉卷曲和葉球形成的遺傳機制，以及誘發(fā)環(huán)境因素如何調(diào)控這些關(guān)鍵基因的表達。重點開展以下研究： 主要研究內(nèi)容白菜和甘藍葉球球形成的轉(zhuǎn)錄錄組分析：選選擇已經(jīng)詳細細鑒定過表型型的白菜和甘甘藍自然和人人工突變體以以及轉(zhuǎn)基因材材料，對葉球球的不同發(fā)育育階段以及不不同環(huán)境條件件下的轉(zhuǎn)錄

29、組組（包括小RRNA）進行行分析，從全全基因組水平平確定與關(guān)鍵鍵基因共表達達或者反向表表達的基因集集，構(gòu)建關(guān)鍵鍵基因的表達達網(wǎng)絡(luò)，研究究其時空表達達模式以及基基因間的相互互作用，闡明明溫度和光周周期等環(huán)境條條件調(diào)控葉球球商品性狀的的分子機制。白菜葉球形成相相關(guān)基因?qū)Y(jié)結(jié)球性狀的調(diào)調(diào)控作用：根根據(jù)突變體和和轉(zhuǎn)基因植株株的形態(tài)表現(xiàn)現(xiàn)，研究目的的基因?qū)θ~球球發(fā)生時間、成成熟速度、緊緊實度、形狀狀、大小和整整齊度等商品品品質(zhì)的調(diào)節(jié)節(jié)作用。比較較葉球形成相相關(guān)基因在不不結(jié)球、結(jié)球球不緊實和易易裂球基因型型與正常植株株上表達水平平上的差異，分分析不結(jié)球、結(jié)結(jié)球不緊實和和易裂球的原原因。白菜葉球形態(tài)發(fā)發(fā)生和

30、發(fā)育過過程中miRRNA介導的的基因調(diào)控：在基因調(diào)控控的不同層次次上，研究mmiRNA基基因表達的激激活或失活、miRNA合成途徑改變、miRNA靶基因的突變等對白菜葉球形態(tài)的影響，闡明基因沉默對白菜葉卷曲的調(diào)控作用。白菜和甘藍未熟熟抽薹的基因因調(diào)控機制：比較易抽薹薹與耐抽薹自自交系葉球形形成相關(guān)基因因在表達水平平上的差異，分分析未熟抽薹薹和不結(jié)球的的原因。構(gòu)建建白菜控制抽抽薹關(guān)鍵基因因的近等基因因系，通過關(guān)關(guān)鍵基因的不不同組合，研研究關(guān)鍵基因因之間互做在在抽薹調(diào)控中中的作用。2. 預期研究究目標闡明大白菜和甘甘藍葉球大小小和形狀等商商品品質(zhì)形成成的遺傳機理理，揭示小RRNA在葉球球形態(tài)建成中

31、中的作用機制制，探明造成成不結(jié)球、裂裂球和未熟抽抽薹的分子機機制，為遺傳傳上改良葉球球形成及其商商品品質(zhì)提供供科學依據(jù)。課題承擔單位：中國科學院院上海生命科科學研究院植植物生理生態(tài)態(tài)研究所 南京農(nóng)業(yè)大大學課題負責人：何何玉科研究員員學術(shù)骨干：侯喜喜林，倪迪安安，孫傳寶，李李英經(jīng)費比例：177.3%課題4黃瓜、番番茄果實形成成的的分子遺遺傳與調(diào)控機機制果實形成是由復復雜的分子遺遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)絡(luò)決定的，且且受各類植物物激素精細調(diào)調(diào)控及環(huán)境的的影響，深刻刻解析果實形形成的分子遺遺傳基礎(chǔ)和調(diào)調(diào)控機制是實實現(xiàn)分子設(shè)計計育種的關(guān)鍵鍵。針對生產(chǎn)中中出現(xiàn)的果實實畸形發(fā)育（包包括黃瓜瓜把把過長）和裂裂果等問題，本

32、課題以黃瓜和番茄為研究對象，系統(tǒng)研究單性結(jié)實、果實大小與形狀和外觀品質(zhì)等果實形成的重要性狀的分子遺傳與調(diào)控機制，重點開展如下研究：主要研究內(nèi)容黃瓜和番茄果實實形成的轉(zhuǎn)錄錄組分析：選選擇已經(jīng)詳細細鑒定過表型型的黃瓜和番番茄自然和人人工突變體以以及轉(zhuǎn)基因材材料，對果實實的不同發(fā)育育階段以及不不同環(huán)境條件件下的轉(zhuǎn)錄組組（包括小RRNA）進行行分析，從全全基因組水平平確定與關(guān)鍵鍵基因共表達達或者反向表表達的基因集集，構(gòu)建關(guān)鍵鍵基因的表達達網(wǎng)絡(luò)。黃瓜果實形成中中單性結(jié)實果果實發(fā)育的分分子遺傳基礎(chǔ)礎(chǔ)：生產(chǎn)中黃黃瓜雌性系的的應(yīng)用越來越越廣泛，要求求品種有很好好的單性結(jié)實實能力才能避避免畸形果的的發(fā)生。以重重

33、組自交系、雜雜交F2:33為材料構(gòu)建黃黃瓜單性結(jié)實實的遺傳圖譜譜并進行QTTL精細定位位。通過轉(zhuǎn)錄錄組和代謝組組學間的關(guān)聯(lián)聯(lián)分析發(fā)掘控控制單性結(jié)實實黃瓜果實發(fā)發(fā)育的關(guān)鍵基基因；分析這這些基因的時時空表達情況況和體外生化化特征，確定定控制黃瓜單單性結(jié)實果實實發(fā)育的關(guān)鍵鍵基因。完成成相關(guān)基因的的克隆和功能能研究，闡明明黃瓜單性結(jié)結(jié)實的分子遺遺傳與調(diào)控機機制。黃瓜果實重要商商品性狀的分分子遺傳與調(diào)調(diào)控機制：利利用重組自交交系、雜交FF2、回交BC11、近等基因因系等群體材材料鑒定控制制黃瓜果瘤大大小和果實形形狀的主效QQTL位點或或關(guān)鍵基因，克克隆相關(guān)候選選基因，分析析這些基因的的時空表達特特性。并

34、結(jié)合合雙突變體的的構(gòu)建、酵母母雙雜交等手手段，解析果果形調(diào)控關(guān)鍵鍵基因之間在在遺傳、體外外生化功能方方面的互作關(guān)關(guān)系。分析這這些基因的時時空表達特征征；闡明這些些重要功能基基因的作用模模式及調(diào)控機機制。利用新新泰密刺黃瓜瓜（長瓜把）與與印度野生黃黃瓜（無瓜把把）的重組自自交系群體，以以及華北類型型黃瓜II225A03337（長瓜把把）和美國類類型黃瓜CGGN208998（短瓜把把）的雜交群群體，精細定定位和克隆調(diào)調(diào)控瓜把長度度的主效和微微效基因。在在不同環(huán)境條條件下（如低低溫，弱光），對對所獲得的瓜瓜把長度主效效基因的時空空表達特性進進行分析。并并通過突變庫庫（TILLLING）的的篩選，研究

35、究分析環(huán)境因因素對瓜把長長度主效基因因突變體的表表現(xiàn)型、RNNA和蛋白水水平的影響，探探索瓜把長度度主效基因與與環(huán)境因素之之間的的分子子影響機制。番茄畸形果和裂裂果形成的基基因調(diào)控機制制：通過數(shù)量量遺傳學、分分子遺傳學的的方法手段來來鑒定和分離離控制番茄果果實大小和形形狀的新功能能基因或QTTL位點RG和PST，重點點分析引起畸畸形果、裂果果等不正常果果形成的突變變位點，解析析其分子遺傳傳基礎(chǔ)及基因因的時空表達達特征；借助助轉(zhuǎn)基因方法法對所獲得的的調(diào)控基因進進行植物體內(nèi)內(nèi)功能確證，闡闡明RG和PST控制果果實大小和形形狀的細胞學學基礎(chǔ)；通過過細胞生物學學、生物化學學和組學等技技術(shù)手段來解解析重

36、要果實實生長發(fā)育調(diào)調(diào)控基因RGG和PST的調(diào)控控網(wǎng)絡(luò)。研究目標闡明黃瓜單性結(jié)結(jié)實性狀、果果瘤大小、果實形狀和和番茄果實大大小、形狀的分子子遺傳和調(diào)控控機制，獲得得調(diào)控黃瓜單單性結(jié)實形成成、果瘤大小小、果實形狀和和番茄果實大大小、形狀的重要要功能基因，并并明確它們的的生物學功能能；獲得調(diào)控控番茄果實生生長發(fā)育的重重要轉(zhuǎn)錄因子子，構(gòu)建番茄茄果實生長發(fā)發(fā)育的基因調(diào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，探探明相關(guān)轉(zhuǎn)錄錄因子調(diào)控番番茄果實形成成的機理；揭揭示小RNAA在果實形態(tài)態(tài)建成中的作作用機制。課題承擔單位：南京農(nóng)業(yè)大大學 中國科學院院上海生命科科學研究院植植物生理生態(tài)態(tài)研究所 中國農(nóng)業(yè)大大學 上海交交通大學課題負責人：陳陳勁

37、楓教授學術(shù)骨干：肖晗晗，張小蘭，婁婁群峰，潘俊俊松經(jīng)費比例：166.0%課題5黃瓜風味味性狀形成的的分子遺傳與與代謝調(diào)控機機制蔬菜風味品質(zhì)是是復雜次生代代謝物的綜合合體現(xiàn)，代謝謝網(wǎng)絡(luò)中涉及及眾多的控制制以及轉(zhuǎn)錄因因子的調(diào)節(jié)，而而且種類繁多多的次生代謝謝物與植物抗抗病性也關(guān)系系密切。針對對生產(chǎn)中黃瓜瓜清香味淡且且偶有苦味發(fā)發(fā)生的問題，本項目以黃瓜風味物質(zhì)的化學物質(zhì)定性與定量分析為起始點，針對黃瓜清香味和苦味物質(zhì)等風味品質(zhì)性狀形成的分子遺傳及代謝調(diào)控，重點開展如下研究。1 主要研究究內(nèi)容風味性狀評價體體系和化學數(shù)數(shù)據(jù)庫建立：利用以質(zhì)譜譜為基礎(chǔ)的代代謝組學分析析平臺對不同同黃瓜種質(zhì)資資源、不同的分離

38、離群體和近等等基因系，在在不同的生長長條件下和不不同的發(fā)育階階段的風味物物質(zhì)或其前體體進行定性和和定量的分析析；建立風味味評價的標準準體系及其與與次生代謝物物之間的關(guān)聯(lián)聯(lián)信息；研究究將積累代謝謝物的高分辨辨質(zhì)譜、同位位素模式，多多級質(zhì)譜及含含量分布等方方面的信息，構(gòu)構(gòu)建和完善黃黃瓜特異的化化合物數(shù)據(jù)庫庫。黃瓜清香味物質(zhì)質(zhì)形成關(guān)鍵基基因的功能分分析：通過不不同親本間的的轉(zhuǎn)錄組學和和代謝組學間間的關(guān)聯(lián)分析析發(fā)掘控制黃黃瓜風味物質(zhì)質(zhì)合成的關(guān)鍵鍵基因；分析析這些基因的的時空表達和和體外生化特特征，確定參參與清香味風風味物質(zhì)形成成及轉(zhuǎn)運的關(guān)關(guān)鍵基因；利利用所獲得結(jié)結(jié)構(gòu)基因的啟啟動子序列和和酵母單雜交交等

39、生化手段段，結(jié)合基因因-代謝物相關(guān)關(guān)性信息確定定參與相關(guān)代代謝途徑的調(diào)調(diào)控基因；通通過轉(zhuǎn)基因的的方法對所獲獲得的調(diào)控基基因的體內(nèi)功功能進行確證證，解析它們們與清香風味味物質(zhì)合成的的關(guān)系。 黃瓜苦苦味物質(zhì)葫蘆蘆素合成和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運關(guān)鍵基因因的功能分析析：克隆相關(guān)關(guān)候選基因，分分析基因表達達的時空特異異性，在酵母母等體外表達達系統(tǒng)中驗證證其生化功能能，并在酵母母體系中重組組葫蘆素的代代謝合成途徑徑；確定葫蘆蘆素合成代謝謝途徑的調(diào)控控和轉(zhuǎn)運基因，通通過分析相關(guān)關(guān)突變體驗證證其體內(nèi)功能能。 野生種種抗病砧木嫁嫁接對黃瓜果果實風味品質(zhì)質(zhì)性狀的影響響及分子調(diào)控控機制：研究葫蘆科科野生種抗病病砧木對黃瓜瓜果實次生

40、代代謝物質(zhì)合成成、轉(zhuǎn)運及積積累過程的影影響效應(yīng)，克克隆、驗證相關(guān)候選基因，探討果實風味品質(zhì)性狀與抗病病性表達或信信號調(diào)控的相互關(guān)系，以及病理理感應(yīng)、傳遞或抗病分分子的調(diào)控機理。2研究目標闡明黃瓜苦味、清清香味生成的的關(guān)鍵步驟和和調(diào)控機理，獲獲得與葫蘆素素形成和轉(zhuǎn)運運相關(guān)的關(guān)鍵鍵結(jié)構(gòu)和調(diào)控控基因，明確確其生物學功功能。獲得調(diào)調(diào)控代謝途徑徑的轉(zhuǎn)錄因子子，并在轉(zhuǎn)錄錄組學和代謝謝組學水平系系統(tǒng)闡明這些些轉(zhuǎn)錄因子在在整個代謝網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的位置置和作用，探探明抗病砧木木嫁接對接穗穗風味品質(zhì)的的影響機制。課題承擔單位：中國科學院院遺傳與發(fā)育育生物學研究究所、中國農(nóng)農(nóng)業(yè)科學院蔬蔬菜花卉研究究所、首都師師范大學課題

41、負責人：王王國棟研究員員學術(shù)骨干：謝丙丙炎、李樂攻攻、金治平經(jīng)費比例：133.5%課題6 主要要蔬菜品質(zhì)改改良的全基因因組分子設(shè)計計充分利用上述各各研究課題的的成果，開發(fā)發(fā)可用于對蔬蔬菜商品品質(zhì)質(zhì)和風味品質(zhì)質(zhì)進行綜合改改良的分子標標記輔助選擇擇工具和育種種程序，是實實現(xiàn)本項目基基礎(chǔ)研究成果果轉(zhuǎn)化為實用用技術(shù)的關(guān)鍵鍵。本課題以以白菜、甘藍藍、黃瓜和番番茄為對象，進進行分子育種種工具與技術(shù)術(shù)的開發(fā)。重重點開展如下下研究：1主要研究內(nèi)內(nèi)容高密度分子標記記檢測與背景景選擇標記系系統(tǒng)研發(fā)：根根據(jù)白菜、甘甘藍、黃瓜和和番茄等蔬菜菜作物重測序序數(shù)據(jù)庫和功功能基因組分分析信息，篩篩選一批穩(wěn)定定可靠的分子子標記

42、，使用用Illummina芯片片系統(tǒng)或其它它先進標記檢檢測系統(tǒng)開發(fā)發(fā)一套穩(wěn)定、高高效的高密度度分子標記檢檢測體系。以以此為基礎(chǔ)，通通過對核心育育種材料的分分析，篩選出出多態(tài)性豐富富、檢測穩(wěn)定定、在基因組組中分布均勻勻的SNP、InDell或SSR等標記記，用于追蹤蹤優(yōu)良親本背背景。前景選擇標記系系統(tǒng)開發(fā)：針針對白菜/甘藍、黃瓜瓜和番茄等蔬蔬菜作物，應(yīng)應(yīng)用高密度分分子標記檢測測方法，進行行重要品種資資源和特定遺遺傳群體分析析，篩選出適適于如下三個個方面性狀篩篩選的前景選選擇標記：11）白菜/甘藍耐抽薹薹性、富含有有益硫甙、早早熟性和根腫腫病抗性；22）黃瓜果實實刺瘤的有無無、果皮的薄薄厚、果把長

43、長短、種子腔腔直徑、苦澀澀、清香味、抗抗霜霉病、抗抗白粉病選擇擇的前景標記記；3）番茄果實實大小、皮薄薄厚、固形物物多少。品質(zhì)改良全基因因組分子育種種策略研究：根據(jù)白菜、甘甘藍、黃瓜和和番茄等蔬菜菜品質(zhì)性狀在在自交、回交交、雜交和復復交等不同分分離群體中分分離規(guī)律。建建立通過分子子標記進行前前景和背景選選擇高效聚合合分散在不同同親本材料中中的大量目標標基因的育種種策略與技術(shù)術(shù)方案。優(yōu)質(zhì)新材料創(chuàng)制制和優(yōu)質(zhì)新品品種培育：在在實際育種過過程根據(jù)全基基因組分子設(shè)設(shè)計，針對白白菜、甘藍、黃黃瓜和番茄商商品品質(zhì)和風風味品質(zhì)進行行綜合改良，獲獲得一批耐抽抽薹和抗裂球球的、高產(chǎn)抗抗病的白菜和和甘藍新材料料和新

44、品種，獲獲得一批果形形好、清香味味濃、無苦味味的、高產(chǎn)抗抗病的黃瓜新新材料和新品品種，獲得一一批抗裂果、畸畸形果率低、高高產(chǎn)抗病的番番茄新材料和和新品種。2預期研究目目標構(gòu)建高效的前景景與背景篩選選系統(tǒng)，建立立品質(zhì)改良的的全基因組分分子設(shè)計理論論和方法體系系；對現(xiàn)有主主要親本的品品質(zhì)性狀缺陷陷進行改良，創(chuàng)創(chuàng)制40份優(yōu)質(zhì)新新材料，培育育出58個優(yōu)質(zhì)新品品種或組合。課題承擔單位：中國農(nóng)業(yè)科科學院蔬菜花花卉研究所 北京市農(nóng)林林科學院蔬菜菜研究中心課題負責人：王王曉武研究員員學術(shù)骨干：方智智遠院士，杜杜永臣，孫日日飛，顧興芳芳，張鳳蘭經(jīng)費比例：188.6%（五）課題間相相互關(guān)系本項目的各項研研究是在研

45、究究對象白菜菜、甘藍、黃黃瓜和番茄基基因組框架圖圖已經(jīng)構(gòu)建完完成的基礎(chǔ)上上進行，將充充分利用基因因組資源對兩兩個科學問題題（遺傳構(gòu)成成和調(diào)控機制制）進行深入入研究，并構(gòu)構(gòu)建品質(zhì)性狀狀分子改良的的技術(shù)基礎(chǔ)（圖圖2）。由于蔬蔬菜作物不同同品質(zhì)性狀的的遺傳構(gòu)成研研究具有共性性，設(shè)置全基基因組關(guān)聯(lián)分分析（課題11）和關(guān)鍵基基因分離鑒定定（課題2）兩個課題題，關(guān)聯(lián)分析析所確定的關(guān)關(guān)鍵遺傳位點點是關(guān)鍵基因因克隆的基礎(chǔ)礎(chǔ)；在基因調(diào)調(diào)控機制的研研究上，葉球球形成屬于營營養(yǎng)器官的發(fā)發(fā)育過程（課課題3），果實形形成屬于生殖殖器官的發(fā)育育過程（課題題4），而風味味形成屬于次次生代謝過程程（課題5），各俱特特色，因此

46、各各設(shè)定一個課課題深入研究究；兩個科學學問題的研究究之間也有很很多信息的交交互。承接前前5個課題的科科學發(fā)現(xiàn)，開開發(fā)前景選擇擇和背景選擇擇技術(shù)平臺，建建立品質(zhì)改良良的全基因組組分子設(shè)計的的理論和方法法體系，預期期將產(chǎn)出新育育種技術(shù)、新新育種材料和和新優(yōu)質(zhì)品種種（組合）。圖2. 課題設(shè)設(shè)置及其關(guān)系系四、年度計劃研究內(nèi)容預期目標第一年種質(zhì)資源品質(zhì)性性狀調(diào)查和測測定，構(gòu)建品品質(zhì)性狀表型型數(shù)據(jù)庫。篩選種質(zhì)資源材材料和親本材材料，準備重重測序。白菜和甘藍葉球球形成不同時時期的基因表表達譜分析；甘藍葉球形形成相關(guān)基因因的篩選；白白菜和甘藍抽抽薹開花關(guān)鍵鍵基因的克隆隆與MIKCC結(jié)構(gòu)域等生生物信息學分分析。

47、分離與大白菜葉葉球形態(tài)發(fā)生生和未熟抽薹薹有關(guān)的基因因和表觀遺傳傳因子。生長素和細胞分分裂素等內(nèi)源源激素對葉卷卷曲和葉球形形態(tài)發(fā)生進程程的影響。大白菜中過表達達或沉默幾個個重要的miiRNA或靶靶基因。大白菜葉卷曲和和葉球形成的的純合突變體體基因芯片分分析和轉(zhuǎn)錄組組分析。 利用黃瓜遺傳群群體，對黃瓜瓜瓜把長短和和果肉厚度進進行精細定位位。在黃瓜上對 HHAN，CLV1， CLV33，YODA，ANT進行同同源克??；利利用RT-PPCR和RNA原位雜雜交等技術(shù)，分分析果形相關(guān)關(guān)基因的時空空表達特性。通過比較初步確確定黃瓜果瘤瘤Tu候選基因因，開發(fā)共分分離標記，并并進行Tu候選基因因的功能分析析。黃

48、瓜單性結(jié)實遺遺傳群體構(gòu)建建及遺傳規(guī)律律分析。黃瓜苦味形成基基因的精細定定位?？寺↑S黃瓜LOX，ADH，HPL等清香香味物質(zhì)合成成相關(guān)基因。構(gòu)建分離群體，對對番茄黃果形形成基因r進行精細定定位，對紫果果形成基因（未未知基因）和和高番茄紅素素含量基因（未未知基因）進進行初步定位位。在番茄上精細定定位番茄RGG和PST基因，確確定PST候選基基因及其突變變位點；完善善RG和PST基因的的NILs構(gòu)建建。對具有不同代表表性的黃瓜品品種進行全面面的化學物質(zhì)質(zhì)分析；克隆隆和分析黃瓜瓜苦味物質(zhì)葫葫蘆素形成關(guān)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因因和轉(zhuǎn)錄因子子序列。高密度分子標記記檢測與背景景選擇標記系系統(tǒng)研發(fā)：根根據(jù)白菜、甘甘藍、黃

49、瓜和和番茄等蔬菜菜作物重測序序數(shù)據(jù)庫和功功能基因組分分析信息，篩篩選出多態(tài)性性豐富、在基基因組中分布布均勻的SNNP、InDell或SSR等標記記。前景選擇標記系系統(tǒng)開發(fā)：11）白菜耐抽抽薹性；2）甘藍葉球球顏色；3）黃瓜果實實苦味和果實實光澤；4）番茄果實實大小。構(gòu)建完成白菜、甘甘藍、黃瓜和和番茄的種質(zhì)質(zhì)資源品質(zhì)性性狀表型數(shù)據(jù)據(jù)庫。進一步的重測序序準備工作完完成。獲取葉球形成和和展開不同時時期甘藍基因因表達譜；分分析差異表達達基因，篩選選出葉球形成成相關(guān)基因。獲獲得白菜和甘甘藍抽薹關(guān)鍵鍵基因序列及及其結(jié)構(gòu)域等等生物信息。篩選10個以上上控制葉卷曲曲和葉球形成成相關(guān)基因的的候選基因，確確定不結(jié)

50、球、裂裂球、未熟抽抽薹的純合基基因型，建立立2-3個基因因芯片和轉(zhuǎn)錄錄組分析的數(shù)數(shù)據(jù)庫。初步完成黃瓜的的瓜把長短和和果肉厚度等等性狀的精細細定位。得到黃瓜瓜形調(diào)調(diào)控關(guān)鍵基因因的關(guān)聯(lián)分析析、分離與鑒鑒定的初步結(jié)結(jié)果。篩選獲取黃瓜TTu候選基因因，共分離標標記驗證。明確黃瓜單性結(jié)結(jié)實性狀的遺遺傳特征.完成黃瓜苦味形形成基因的精精細定位。獲獲得黃瓜清香香味物質(zhì)代謝謝途徑中的關(guān)關(guān)鍵基因序列列。完成對番茄r基基因精細定位位及控制紫果果、提高番茄茄紅素含量基基因的初步定定位工作。確定番茄rg位位點的精確染染色體區(qū)域；獲得pstt候選基因及及其突變位點點。摸索建立適合黃黃瓜化學物質(zhì)質(zhì)分析的方法法體系，初步步

51、完成黃瓜特特異化合物數(shù)數(shù)據(jù)庫的建立立（包括定性性定量的信息息），獲得33-5個黃瓜瓜苦味物質(zhì)葫葫蘆素形成關(guān)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因因并進行體外外生化分析。高密度分子標記記檢測與背景景選擇標記系系統(tǒng)研發(fā)：針針對白菜、甘甘藍、黃瓜和和番茄，每種種作物篩選不不少于15336個SNP、InDell或SRR標記，標標記分布均勻勻。前景選擇標記系系統(tǒng)開發(fā)：11）白菜：開開發(fā)3個耐抽薹主主效關(guān)鍵基因因選擇標記；2）甘藍：開開發(fā)葉球顏色色的選擇標記記，遺傳距離離小于5cMM；3）黃瓜：開開發(fā)果實無苦苦味和有光澤澤選擇標記，遺遺傳距離小于于5cM；4）番茄：開開發(fā)番茄果實實大小，與目目標基因連鎖鎖距離小于22cM。第二年完

52、成篩選材料的的重測序，挖挖掘SNP和SV等遺傳變變異位點，連連鎖不平衡分分析確定連鎖鎖遺傳區(qū)域，并并構(gòu)建全基因因組遺傳變異異圖譜。利用表型數(shù)據(jù)和和遺傳變異圖圖譜進行全基基因組關(guān)聯(lián)分分析，確定控控制品質(zhì)性狀狀的關(guān)鍵遺傳傳位點和候選選基因。甘藍和白菜葉球球形成相關(guān)基基因的克隆及及其與葉球形形成相關(guān)性分分析；控制抽抽薹開花關(guān)鍵鍵基因的相互互作用原核驗驗證。分離大白菜中與與葉球形成相相關(guān)的miRRNA，并進進行過表達或或沉默研究。黃瓜瓜把長短和和果肉厚度的的精細定位，結(jié)結(jié)合課題1的基因組關(guān)關(guān)聯(lián)分析，篩篩選和預測目目標基因的候候選基因。分析黃瓜瓜形調(diào)調(diào)控關(guān)鍵基因因的時空表達達特性，對這這2-4個關(guān)鍵鍵基

53、因進行TTILLINNG突變體庫庫的篩選，構(gòu)構(gòu)建這2-44個關(guān)鍵基因因的過量表達達和RNAii誘導缺失突突變的載體。黃瓜果瘤Tu候候選基因的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)基因功能驗驗證。黃瓜單性結(jié)實性性狀的主效QQTL定位，并并進行黃瓜單單性結(jié)實果實實發(fā)育的轉(zhuǎn)錄錄組學研究。黃瓜苦味形成基基因的候選基基因分析，進進一步縮小黃黃瓜清香味物物質(zhì)合成基因因的候選區(qū)域域。對番茄紫果形成成基因和高番番茄紅素含量量基因進行精精細定位，確確定候選基因因區(qū)域。精細定位番茄RRG位點，確確定其候選基基因及其突變變位點。構(gòu)建番茄NILLs，轉(zhuǎn)基因因功能驗證PPST候選基基因。繼續(xù)克隆和分析析黃瓜苦味物物質(zhì)和清香味味物質(zhì)形成關(guān)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因因和

54、轉(zhuǎn)錄因子子序列，對上上一年度克隆隆的關(guān)鍵基因因在不同黃瓜瓜品種進行時時空表達分析析和化學表型型相關(guān)分析，進進一步完善黃黃瓜特異化合合物數(shù)據(jù)庫地地建設(shè)。建立SNP（或或InDell）標記芯片片檢測、高通通量電泳檢測測等高效標記記分析系統(tǒng)，篩篩選一批穩(wěn)定定可靠的分子子標記。前景選擇標記系系統(tǒng)繼續(xù)開發(fā)發(fā)：1）白菜耐抽抽薹性、高胡胡蘿卜素含量量；2）甘藍葉球球顏色、中心心柱長；3）黃瓜果實實光澤；4）番茄果實實硬度、固形形物含量。構(gòu)建全基因組遺遺傳變異圖譜譜，SNP和SV標記數(shù)目目分別大于1100萬和5萬個。為每個性狀確定定3-5個關(guān)鍵鍵遺傳位點，并并為每個位點點確定30個以下候候選基因。檢測結(jié)球、不

55、結(jié)結(jié)球和結(jié)球不不緊實甘藍突突變體內(nèi)基因因表達情況，分分析基因表達達的差異，結(jié)結(jié)合上述分析析確定葉球形形成關(guān)鍵基因因的目標基因因。獲得抽薹薹開花關(guān)鍵因因子的原核表表達蛋白相互互作用體系。鑒定35個控控制葉球商品品品質(zhì)的關(guān)鍵鍵基因，搞清清楚2-3個調(diào)控控葉球發(fā)育相相關(guān)基因的生生物學功能，揭揭示不結(jié)球、未未熟抽薹的遺遺傳基礎(chǔ)。精細定位黃瓜瓜瓜把長短和果果肉厚度QTTL。完成黃瓜Tu候候選基因的表表達模式分析析，初步完成成其遺傳轉(zhuǎn)化化。解析黃瓜瓜形調(diào)調(diào)控關(guān)鍵基因因的時空表達達特性, 挑選出2-44個對黃瓜瓜瓜形起關(guān)鍵調(diào)調(diào)控作用的候候選基因。對對候選的關(guān)鍵鍵基因進行TTILLINNG突變體庫庫的篩選;構(gòu)

56、建關(guān)于候候選關(guān)鍵基因因的過量表達達和RNAii誘導缺失突突變的載體。明確黃瓜單性結(jié)結(jié)實性狀的QQTL位點數(shù)數(shù)，實現(xiàn)初步步定位。獲得得果實發(fā)育過過程中相關(guān)的的轉(zhuǎn)錄組信息息。確定黃瓜苦味形形成基因的候候選基因。精精細定位黃瓜瓜芳香物質(zhì)合合成的基因。獲得番茄r基因因的序列及其其可變剪切序序列；完成對對控制紫果、提提高番茄紅素素含量的基因因精細定位工工作。獲得番茄RG候候選基因及其其突變位點；獲得RG和PST的NILs。獲得10-155個黃瓜苦味味物質(zhì)和清香香味物質(zhì)形成成關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基基因并進行體體外生化分析析，15-220個關(guān)鍵結(jié)結(jié)構(gòu)基因的表表達譜，300-40個黃黃瓜品種的化化合物代謝譜譜，完善代謝謝

57、化合物信息息庫。高密度分子標記記檢測與背景景選擇標記系系統(tǒng)研發(fā)：針針對白菜、甘甘藍、黃瓜和和番茄，每種種作物篩選不不少于7688個SNP、InDell或SRR標記。并并達到適于高高通量背景選選擇的預期指指標。前景選擇標記系系統(tǒng)開發(fā)：11）白菜：開開發(fā)2個耐抽薹主主效關(guān)鍵基因因選擇標記，開開發(fā)富含胡蘿蘿卜素選擇標標記；2）甘藍：開開發(fā)葉球顏色色的選擇標記記，遺傳距離離小于2cMM，開發(fā)中心心柱長選擇標標記；3）黃瓜：開開發(fā)果實光澤澤緊密連鎖標標記，遺傳距距離小于2ccM；4）番茄：開開發(fā)果實硬度度相關(guān)基因分分子標記，要要求通過分子子標記選擇可可使果實硬度度提高1倍以上；開開發(fā)高固形物物含量選擇分

58、分子標記，要要求通過分子子標記選擇可可使固形物含含量提高200%以上。第三年繼續(xù)完善全基因因組遺傳變異異圖譜。表型、遺傳變異異等數(shù)據(jù)的數(shù)數(shù)據(jù)庫整合。白菜和甘藍葉球球形成相關(guān)目目標基因反義義轉(zhuǎn)化載體的的構(gòu)建及甘藍藍遺傳轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化植株的的篩選；抽薹薹開花關(guān)鍵因因子相互作用用的酵母雙雜雜驗證。鑒定和篩選與葉葉卷曲和葉球球形成有關(guān)的的基因。葉球相關(guān)基因與與環(huán)境因素互互作的分子基基礎(chǔ)。miRNA和靶靶基因在葉卷卷曲和葉球形形成中的作用用。篩選和預測黃瓜瓜瓜把長短和和果肉厚度性性狀關(guān)鍵基因因的候選基因因，開發(fā)共分分離標記。黃瓜Tu候選基基因的遺傳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化驗證；并并利用TuYFP融合表表達轉(zhuǎn)化株進進行Tu的功

59、能分分析：通過激激光共聚焦顯顯微鏡分析TTu在細胞中中行使功能的的位置，以及及在黃瓜植株株各部位的表表達情況。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)術(shù)，把黃瓜上上的這2-44個基因分別別轉(zhuǎn)入擬南芥芥的突變體，對對他們在果實實形態(tài)方面的的功能進行互互補測試。分分離純化候選選關(guān)鍵基因的的TILLIING突變體體培育候選關(guān)關(guān)鍵基因的過過量表達和RRNAi誘導導缺失突變的的轉(zhuǎn)基因黃瓜瓜。黃瓜單性結(jié)實性性狀的主效QQTL的精細細定位研究；進一步分析析黃瓜單性結(jié)結(jié)實果實發(fā)育育的轉(zhuǎn)錄組學學信息。構(gòu)建EMS突變變體文庫，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化驗證黃瓜瓜苦味形成基基因的候選基基因。利用圖圖位克隆結(jié)合合候選基因分分析，確定控控制黃瓜清香香味物質(zhì)含量量最

60、有可能的的候選基因；通過RACCE方法獲得得該基因的全全長，結(jié)合父父母本候選基基因的差異序序列，設(shè)計候候選基因特異異的分子標記記（如STSS、CAPs等）。篩選番茄紫果基基因和高番茄茄紅素基因所所在的BACC克隆，對其其序列進行分分析。對r基因不同轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄本進行過過表達和RNNA干擾分析析轉(zhuǎn)基因功能驗證證番茄RG候選基因因；利用NIILs解析RG和PST基因的的表達特征、基基因作用模式式。測定番茄茄坐果和果實實形成關(guān)鍵時時期的轉(zhuǎn)錄組組（mRNAA-seq或或芯片）。利用前兩年建立立的化學分析析平臺研究野野生種抗病砧砧木對黃瓜果果實次生代謝謝物質(zhì)合成、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運及積累過過程的影響效效應(yīng)，克隆、驗驗證相