全 文 ：中国蔬菜 2009 (24) :43 － 46
CHINA VEGETABLES
收稿日期:2009 04 08;接受日期:2009 06 29
基金项目:国家“863”计划项目 (2006AA100108 － 4) ，黑龙江省科技厅国际合作项目 (WB06B14)
作者简介:吴鹏，男，硕士研究生，专业方向:蔬菜遗传育种与生物技术，E-mail:wupeng216@ 126. com
* 通讯作者 (Corresponding author) :秦智伟，教授，博士生导师，专业方向:黄瓜分子育种，E-mail:qzw303@ 126. com
黄瓜叶面积遗传及 QTL定位分析
吴 鹏1，2 秦智伟1 夏 媛1 周秀艳1 武 涛1
(1 东北农业大学园艺学院，黑龙江哈尔滨 150030;2 新疆农垦科学院林园研究所，新疆石河子
832000)
摘 要:选用 2 个叶面积大的黄瓜品种 (D9320、D2005)和 2 个叶面积小的黄瓜品种 (D0455、D0401)
配制杂交组合，筛选叶面积差异较大的亲本组合 D0401 × D9320 构建 F2分离群体，采用加性 －显性 (AD)模
型进行遗传分析。结果表明:黄瓜叶面积是由多基因控制的数量性状，以显性效应为主，存在一定的加性效
应，狭义遗传力和广义遗传力较高。采用 SSR分子标记构建遗传连锁图谱，利用复合区间法对黄瓜叶面积进
行 QTL定位。结果表明:CSWACC03、CSWCT05BZ 和 CSCTTT15a位于同一个连锁群上，连锁群总长度为 68. 3
cM;检测出 1 个与黄瓜叶面积有关的 QTL，与最近标记的距离为 3. 6 cM，且变异贡献率为 8. 65 %。
关键词:黄瓜;叶面积;遗传;SSR;QTL
中图分类号:S642. 2 文献标识码:A 文章编号:1000 6346 (2009)24 0043 04
Cucumber Leaf Area Genetics and QTL Analysis
WU Peng1，2，QIN Zhi-wei1* ，XIA Yuan1，ZHOU Xiu-yan1，WU Tao1
(1Horticulture College，Northeast Agriculture University，Harbin 150030，Heilongjiang，China;2Forestry and Horticulture
Institute，Xinjiang Agriculture and Reclamation Academy，Shihezi 832000，Xinjiang，China)
Abstract:Two large leaf area cucumber (Cusumis sativus L. ) varieties (D9320，D2005) and two
small leaf area cucumber varieties (D0455，D0401)were selected to build a hybrid combination. A pa-
rental combination with bigger leaf area difference D0401 × D9320 was screened to build up self-isolated
groups of F2 generation. Genetic analysis was conducted by using additive-dominance (AD)model. The
results showed that cucumber leaf area was a quantitative trait controlled by multi-genes. It took dominant
effect as main character，and there were certain additive effects with higher narrow-sense and broad-sense
heritability. SSR molecular markers were adopted to build genetic linkage map，using composite interval
mapping methods for QTL location of cucumber leaf areas. The results showed that CSWACC03，
CSWCT05BZ and CSCTTT15a were located on the same linkage group. The total length of linkage group
was 68. 3 cM. One QTL was detected in connection with cucumber leaf area. Its distance to the nearest
marker was 3. 6 cM and the contribution rate to mutation was 8. 65 % .
Key words:Cucumber;Leaf area;Genetic;SSR;QTL
叶面积大小是确定黄瓜 (Cusumis sativus L. )植株理想株型的重要因素。确定合理的叶面积，对
生产有重要的指导意义。一方面对产量有重要影响，另一方面对生产栽培以及确定适宜的株距和垄
中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2009 年 12 月 (下)
距有很大帮助。黄瓜属于大叶片蔓生植物，光合面积即叶面积的多少、分布及其光合效能，对黄瓜
单位面积产量及果实品质有直接的影响。只有扩大叶面积，群体才能截获较多的光，光能利用率才
能得到相应提高〔1〕。通过构建黄瓜分子遗传图谱，有助于深入研究控制叶面积的基因及其作用机制，
对促进黄瓜新品种选育具有重要的指导意义。张海英等〔2〕利用 RIL 群体，定位了 5 个与叶面积增长
量有关的 QTL。本试验筛选叶面积差异大的黄瓜品种配制杂交组合，对黄瓜叶面积遗传规律进行分
析，建立黄瓜叶面积遗传模型，估算遗传力，利用分子生物学技术对黄瓜叶面积基因进行 QTL定位，
为育种后代叶面积的分子标记辅助选择、优势组合选育及黄瓜种质资源评价提供必要的参考。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验材料为东北农业大学黄瓜课题组提供的 4 个黄瓜自交系:D9320、D2005 (叶面积大)和
D0455、D0401 (叶面积小)。黄瓜亲本杂交及繁育工作在东北农业大学实验实习基地完成。2007
年秋播种 4 个亲本，每个亲本种植 2 垄，每垄 20 株。2008 年春播种 F1，每个组合种植 2 垄，共
32 垄，每垄种 18 株。2008 年秋播种亲本 D9320、D0401 及 F1、F2，每个亲本和 F1各种植 2 垄，
F2种植 16 垄，每垄种 18 株。
1. 2 试验方法
利用上述 4 个亲本按 Griffing完全双列杂交方法Ⅰ，配制 16 个杂交组合。从中选择两个亲本
叶面积差异较大的组合 D0401 × D9320，F1 进行自交得到由 288 个单株组成的 F2分离群体。所得
到的 P1、P2、F1和 F2共 3 个世代为参试世代。成熟期调查各世代植株第 10 ～ 14 节位的叶片长、叶
片宽，并分别求得其平均值，计算叶面积。叶片长为叶片基部至叶尖的距离，叶片宽为叶片上部
肩宽，黄瓜叶面积 = 0. 743 ×叶片长 ×叶片宽〔3〕。
参照 Michelmore等〔4〕提出的群体分离分析法 (Bulked － segregate analysis，BSA) ，从 F2群体中
选取大叶、小叶单株的 DNA各 10 株，构建大叶、小叶近等基因池。
1. 3 SSR分子标记筛选
黄瓜叶片总 DNA的提取采用 CTAB 法〔5〕略有改动。用亲本 DNA对 116 对 SSR 引物进行筛选，
得到 28 对有差异的引物;再用所建立的 DNA混合池对这 28 对 SSR引物进行筛选，得到 4 对有差
异的引物;最后用这 4 对 SSR多态性引物对所有 F2群体 288 个单株进行扩增检测。
SSR 反应体系为 20 μL，其中含有 2. 0 μL 10 ng·μL － 1的模板;0. 4 μL 10 pmol·μL － 1的引物;
2. 0 μL 2. 5 mmol·L － 1的 MgCl2;2. 0 μL 10 × buffer;1. 6 μL 2 mmol·L
－ 1 dNTP;11. 4 μL ddH2O;
0. 2 μL 5 U·μL － 1 Taq DNA聚合酶。PCR扩增反应程序:94 ℃预变性 5 min;94 ℃变性 30 s，56
℃退火 1 min，72 ℃延伸 1 min，35 个循环;72 ℃延伸 10 min;4 ℃保存。扩增产物利用 6 %变性
聚丙烯酰胺凝胶进行检测。
2 结果与分析
2. 1 遗传分析
2. 1. 1 F2正态性分布检测 对 F2的单株叶面积大小进行正态检验的结果表明:F2的次数分布图呈
单峰钟形曲线，峰度值 = 0. 42 < 1，偏度值 = 0. 07 < 1，表明 D0401 × D9320 的 F2叶面积大小符合
正态分布 (图 1)。F2群体在叶面积的分离方面没有明显的比例关系，而是连续性变异，因此可以
认为黄瓜叶面积是由多基因控制的数量性状。
2. 1. 2 黄瓜叶面积加性 －显性 (AD)模型分析 以加性 －显性 (AD)模型检验黄瓜叶面积遗传
模型。分析结果见表 1。黄瓜叶面积基因显性效应较大，估计值为 50. 389，加性效应相对显性效
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2009 (24) 吴 鹏等:黄瓜叶面积遗传及 QTL定位分析
应小，估计值为 12. 087。显性效应大，表明黄瓜叶面积大小在亲本间会产生明显的杂种优势。加
性效应高，说明黄瓜叶面积具有较高的遗传力。由此可以得出，黄瓜叶面积遗传以显性效应为主，
存在一定的加性效应。
图 1 D0401 × D9320 的 F2叶面积次数分布图
表 1 黄瓜叶面积遗传方差
方差分量 估计值 标准误 P值
加性 12. 087 2. 025 7e － 009
显性 50. 389 5. 187 2. 55e － 011
加性 ×环境 0 0 1
显性 ×环境 4. 772 4. 946 2. 55e － 011
机误 13. 551 1. 753 2. 5e － 011
表现型 123. 753 16. 144 2. 48e － 011
注:表示差异极显著 (α = 0. 01)。
表 2 黄瓜叶面积遗传力
遗传力 估计值 /% 标准误 P值
狭义遗传力 (h2N) 20. 846 0. 015 9. 69e － 010
广义遗传力 (h2B) 47. 484 0. 013 2. 55e － 011
环境互作狭义遗传力 (h2NE) 2. 033 0. 050 3. 21e － 009
环境互作广义遗传力 (h2BE) 38. 564 0. 012 3. 79e － 017
2. 1. 3 黄瓜叶面积遗传力分析 采用 QGA
Station 1. 0 软件分析黄瓜叶面积遗传力。由表
2 可知，黄片叶面积的狭义遗传力和广义遗传
力分别为 20. 846 %和 47. 484 %，说明黄瓜叶
面积受环境影响较小。广义遗传力与狭义遗传力之间有一定差距，这是由于基因互作产生的显性
方差影响较大的原因。黄瓜叶面积的狭义遗传力较低，且没有超过 50 %，说明基因非加性效应占
有一定的分量，在世代传递中性状将有一定的变化。在有性繁殖的黄瓜中，随着世代的增加，基
因的非加性效应会逐渐减少。
2. 2 连锁分析
选用 116 对 SSR引物对父本 D9320 和母本 D0401 进行多态性分析，结果 101 对引物具有扩增
产物，其中 28 对引物在双亲间表现多态性且扩增效果较好，多态性频率为 27 %。进一步利用基
因池筛选，得到 4 个多态性标记 (CSWCT05BZ、CSWACC03、CSCTTT15a、CSGTT15b) ，再以这 4
个标记对 F2的单株进行验证 (图 2)。4 个 SSR标记在 F2群体中的分离均符合 1 ∶ 2 ∶ 1 理论分离比
例，经卡方检验基因频率符合 1 ∶ 1 的期望比。分离群体中标记的偏分离现象普遍存在，而该群体
的偏分离标记比例较小，因此可用于连锁图谱构建。
P1:母本 D0401;P2:父本 D9320;1 ～ 30:F2 群体中部分单株。
图 2 引物 CSWCT05BZ 在双亲及 F2群体中部分单株扩增产物
2. 3 遗传连锁图谱的构建与 QTLs分析
2. 3. 1 遗传连锁图谱的构建 利用 Mapmaker /EXP version 3. 0b 构建分子标记连锁图谱。将 4 个
SSR标记用于连锁群的构建。构建的连锁群含有 3 个 SSR 位点，即 CSWACC03、CSWCT05BZ、
CSCTTT15a，标记间距离分别为 29. 0 cM和 39. 3 cM，连锁群总长度为 68. 3 cM，标记间平均距离
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中 国 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2009 年 12 月 (下)
34. 2 cM。构建的连锁群见图 3。
图 3 利用 D0401 × D9320 的 F2 群体构建
黄瓜连锁群及 QTL位点
2. 3. 2 QTLs 分析 利用 Windows QTL Cartographer
V2. 5 软件，以复合区间作图法对黄瓜叶面积进行
QTL分析。结果共检测出 1 个与黄瓜叶面积有关的
QTL (Qchl1 ) ，位 于 遗 传 图 谱 CSWACC03 ～
CSCTTT15a连锁群上，具体位于 CSWCT05BZ 标记和
CSCTTT15a标记之间，与 CSCTTT15a 距离较近，为
3. 6 cM，对应的 LOD 值为 2. 97，可解释 8. 65 %的
遗传变异。QTL在目标连锁群上的位置如图 3。
3 结论与讨论
3. 1 黄瓜叶面积遗传分析
本试验通过加性 －显性 (AD)模型检验，黄瓜叶面积基因显性效应较大，估计值为 50. 389，
加性效应相对显性效应小，估计值为 12. 087。黄瓜叶面积遗传以显性效应为主，存在一定的加性
效应。表明黄瓜叶面积遗传具有较强的杂种优势效应，对于选育杂种一代有很大帮助。同时黄瓜
叶面积的狭义遗传力和广义遗传力较大，说明黄瓜叶面积受环境影响较小。
F2群体叶面积的分离不成比例关系，而是连续性变异，同时符合正态分布，表明黄瓜叶面积
是由多基因控制的数量性状。这与 Essomba 等〔6〕的研究结果一致。F2分离世代次数分布图偏度居
中，没有发生偏向，说明黄瓜叶面积受主效基因影响不明显。
3. 2 黄瓜 SSR分子标记与 QTL定位
试验使用的 SSR引物为 116 对，与其他作物相比，黄瓜的 SSR 引物数量较少，对黄瓜整个基
因组的覆盖不完整。关于标记与目标性状的连锁程度，应以小于 5 cM 为最佳距离。试验选用 116
对引物进行标记分析，得到 4 个 SSR标记位点与黄瓜叶面积相关，但只有 3 个标记位点进入了构
建的连锁群，标记间的距离分别为 29. 0 cM和 39. 3 cM，距离较远，这可能与引物数量较少有关。
黄瓜是异花授粉作物，遗传背景较窄〔7〕。因此本试验选用叶面积差异较大的 D9320 和 D0401
作为亲本构建 F2作图群体。两个亲本经叶面积显著性分析表现出极显著差异，并且经过筛选的
SSR标记在 F2分离群体中的分离符合 1 ∶ 2 ∶ 1 的共显性标记特征，没有发生严重的偏分离现象，
而且还检测到了 1 个与黄瓜叶面积相关的 QTL 位点 Qchl1 ，与 CSWCT05BZ距离 35. 7 cM，与
CSCTTT15a距离 3. 6 cM。试验检测到的 QTL位点距离两侧标记的距离较大，离 QTL克隆仍然有一
定差距，还应继续开发、加大引物密度。同时此 QTL 位点的贡献率为 8. 65 %，说明此位点对黄
瓜叶片大小的代表性较差，应进一步筛选引物，找到与目标性状紧密连锁的标记。
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