のコード化配列における 13bp 欠失をもたらす点突然変異は、スイカにおける GA 欠損ドワーフ表現型を導く

A point mutation resulting in a 13 bp deletion in the coding sequence of leads to a GA-deficient dwarf phenotype in watermelon.

• Chunhua Wei
• Chunyu Zhu
• Liping Yang
• Wei Zhao
• Rongxue Ma
• Hao Li
• Yong Zhang
• Jianxiang Ma
• Jianqiang Yang
• Xian Zhang

抄録

矮性構造は、スイカの育種において重要で価値のある農学的形質であり、果実の収量を増加させ、作物栽培の人件費を削減する可能性を持っている。しかし、スイカの矮性化の分子的基盤はほとんど不明のままである。本研究では、正常系統M08と矮性系統N21の交配から得られたF分離集団を用いて、09番染色体上の32.88kbの領域にある劣性の矮性対立遺伝子（()）をファインマップ化した。この領域の遺伝子アノテーションの結果、ジベレリン3β-ヒドロキシラーゼをコードする遺伝子が.NETの最有力候補遺伝子として機能していることが明らかになった。配列解析の結果、イントロンの3'AGスプライス受容体部位の4番目の多型部位（G-A点変異）は、ドワーフ系統N21のコード化配列に13bpの欠失をもたらし、その結果、2-オキソグルタル酸結合のための保存ドメインを欠いたタンパク質になることが明らかになった。さらに、外因性GAの適用により矮性表現型を救済することができた。系統解析の結果、ウコン科の小型マルチジーンファミリー（GA3オキシダーゼ）は、ウコン科の3つの古代系統に由来する可能性が示唆された。これらのデータはすべて、GA 欠損変異体であるという結論を支持するものであり、この変異体は、交雑マーカーと合わせて、新しい矮性品種の育種に利用できる可能性がある。

The dwarf architecture is an important and valuable agronomic trait in watermelon breeding and has the potential to increase fruit yield and reduce labor cost in crop cultivation. However, the molecular basis for dwarfism in watermelon remains largely unknown. In this study, a recessive dwarf allele (designated as ()) was fine mapped in a 32.88 kb region on chromosome 09 using F segregation populations derived from reciprocal crossing of a normal line M08 and a dwarf line N21. Gene annotation of the corresponding region revealed that the gene encoding a gibberellin 3β-hydroxylase functions as the best possible candidate gene for . Sequence analysis showed that the fourth polymorphism site (a G to A point mutation) at the 3' AG splice receptor site of the intron leads to a 13 bp deletion in the coding sequence of in dwarf line N21 and thus results in a truncated protein lacking the conserved domain for binding 2-oxoglutarate. In addition, the dwarf phenotype of could be rescued by exogenous GA application. Phylogenetic analysis suggested that the small multigene family (GA3 oxidase) in cucurbit species may originate from three ancient lineages in Cucurbitaceae. All these data support the conclusion that is a GA-deficient mutant, which together with the cosegregated marker can be used for breeding new dwarf cultivars.

© The Author(s) 2019.