[01130653]黄瓜优异基因挖掘与分子育种

黄瓜（Cucumis sativus L.）是重要的蔬菜作物,江苏种植面积约110万亩,是最重要的设施蔬菜。传统黄瓜品种抗病性差,设施生产病虫害严重,且单性结实性弱,严重影响产量和品质。本项目在国家自然基金重点项目、江苏省创新能力建设计划等项目支持下,深入开展了黄瓜优异基因发掘和分子育种研究,首创了利用种间渐渗创制优异抗病新种质,通过化学突变筛选获得优异育种新资源,发掘了黄瓜强单性结实性、抗霜霉病、抗白粉病等基因,建立了相应的分子育种技术体系,实现了黄瓜全雌+单性结实分子育种的突破,育成多个设施栽培专用黄瓜新品种,并研发了相应的高产高效绿色栽培技术,提升了我省黄瓜产业的核心竞争力,产生了显著的经济、社会效益。 主要科技创新如下： 1、通过种间渐渗和化学诱变途径,创制和筛选获得具有抗病和优异农艺性状的黄瓜新种质,显著扩大了栽培黄瓜的遗传基础。 在创制黄瓜与野生种酸黄瓜的种间杂交异源四倍体（Cucumis ╳hytivus Chen and Kirkbride;2n=4x=38）的基础上,从基因层面揭示了黄瓜种间杂种优势的形成机制（《Plant Journal》,2018）,并通过种间渐渗途径挖掘黄瓜近缘野生种优异抗病基因,从创制的140份种间渐渗系材料中鉴定出抗霜霉病等渐渗系33份。采用EMS诱变扩大种内变异,创制出遗传稳定的黄瓜突变体9730份,突变率达到了 11.7%,显著扩大了栽培品种的遗传基础,创制出超长果、紧凑株形等具有重要育种价值的黄瓜新种质,获国家授权发明专利3项。 2、克隆黄瓜近缘野生种兼具霜霉病和白粉病抗性的双抗新基因,建立了高效分子选择育种技术体系,首次育成来自种间改良的优质多抗黄瓜新品种‘南抗1号’。 在筛选获得具有多种抗病性的渐渗材料IL52的基础上,通过图位克隆获得了兼具抗霜霉病和免疫白粉病功能的新基因PDR,是国际上首次发现的黄瓜双抗基因（《Theoretical And Applied Genetics》,2018）。开发了PDR紧密连锁分子标记SNP6、17ID76、17ID129和17ID185,建立了选择效率高达100%的分子育种技术体系,获授权国家发明专利2个,实现成果转化资金100万元,选育出优质多抗黄瓜新品种‘南抗1号’。 3、探明和发掘非激素依赖型强单性结实基因PAT1,突破性地解决了黄瓜单性结实在亚适宜环境下的不稳定问题,育成了兼具全雌性和强单性结实性的黄瓜新品种‘南水2号’。 在全雌性分子标记选择的基础上,从309份单性结实资源中鉴定出强单性结实育种材料35份,首次发掘出不依赖于激素的强单性结实种质,在亚适宜设施环境下仍具备稳定单性结实能力（《BMC Genomics》,2018）。进一步克隆到该不依赖于激素的强单性结实基因PAT1,开发了以Indel-16Y-45等InDel标记为基础的分子标记辅助选择育种体系,有效解决了黄瓜单性结实转育效率低和环境稳定性问题,获国家授权发明专利1个,培育出聚合强单性结实性、全雌性的南水系列黄瓜新品种‘南水2号’。 本项目建立新品种示范基地25个,2015-2020年‘南抗1号’和‘南水2号’推广面积达7.78万亩,其中‘南水2号’为江苏省重点推广品种,2021年在江苏省优质黄瓜品鉴评比中被评为江苏优质黄瓜获得评为江苏优质黄瓜“好品种”,新增销售额2916万元,新增利润583.2万元。已获授权发明专利7项,新品种鉴定2个,发表论文27篇,其中SCI论文11篇。培养博士生14名,硕士生32名,国际留学生2名。