基于BSA-Seq和蛋白组学筛选辣椒核雄性不育基因OA

【目的】辣椒雄性不育系是实现辣椒杂种优势和开展辣椒遗传育种的主要方式之一,研究辣椒核雄性不育基因的精确定位,为后续基因克隆、功能验证、分子机制解析和新种质创制提供相关基因资源,为创制辣椒雄性不育系奠定基础。【方法】以田间发现的自然雄性不育突变体pby-1与野生型PBY-1为亲本进行杂交,获得F1后代,并自交至F2代,选取F2群体中表现不育与正常个体各30株,构建2个极端池。通过混池测序(bulked segregant analysis sequencing,BSA-Seq)分析,鉴定雄性不育候选区间,挖掘区间内候选基因,并进行GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析。进一步将候选基因与亲本pby-1和PBY-1不同发育时期的差异表达蛋白进行联合分析,缩小辣椒核雄性不育相关候选基因的范围。运用实时荧光定量PCR技术检测候选基因在辣椒花器官中的表达水平,验证候选基因调控辣椒雄性不育的潜力。【结果】通过BSA-Seq测序分析,在Chr.07染色体上鉴定到12个与雄性不育相关联的区域,总长度约70.02 Mb,包含343个候选基因,与已知msc-1、msc-2、msc-3不育基因区间无重叠。GO富集和KEGG富集分析结果表明,碳水化合物代谢、脂质运输代谢和植物激素信号传导等途径与辣椒雄性不育性密切相关。结合蛋白组学数据综合分析,筛选到12个候选基因(Capana07g000676、Capana07g000956、Capana07g000979、Capana07g000993、Capana07g001228、Capana07g001239、Capana07g001241、Capana07g001254、Capana07g001294、Capana07g001295、Capana07g001312和Capana07g001315),经qRT-PCR检测,Capana07g000676、Capana07g000979、Capana07g000993、Capana07g001228、Capana07g001241和Capana07g001294为雄性不育关键候选基因。【结论】结合BSA-Seq与蛋白质组学,在辣椒第7染色体上定位到核雄性不育功能区段,并筛选出6个核心候选基因。