スイカの黒色種子被覆色候補遺伝子の遺伝学的マッピングと発見

Genetic Mapping and Discovery of the Candidate Gene for Black Seed Coat Color in Watermelon ().

• Bingbing Li
• Xuqiang Lu
• Haileslassie Gebremeskel
• Shengjie Zhao
• Nan He
• Pingli Yuan
• Chengsheng Gong
• Umer Mohammed
• Wenge Liu

抄録

スイカの種皮色は、スイカの種子品質や果肉外観に大きく影響する重要な形質である。しかし、スイカの種皮色がどのように制御されているのか、その分子機構は未だに明らかになっていない。本研究では、2つの親系統（薄黄色の種子を持つ9904と黒色の種子を持つHandel）に由来するF、F、BC集団を評価することで遺伝子解析を行い、単一の優性遺伝子が黒色の種子被毛を制御していることを示唆した。最初のマッピングの結果、第3染色体上の370kbに及ぶ関心領域が明らかになった。CAPSとSNPマーカーを用いた遺伝子マッピングの結果、候補領域は70.2kbに絞られた。候補領域に含まれる3つの仮説遺伝子の配列アラインメントを行った結果、in 9904のコーディング領域に1つのヌクレオチドが挿入されており、フレームシフト変異と早期停止コドンが発生していることが示唆された。この結果、 named がスイカの黒色種皮色の候補遺伝子であることが示唆された。また、遺伝子アノテーションにより、メラニン生合成の酸化段階に関与するポリフェノールオキシダーゼ（PPO）をコードしていることが明らかになりました。今回の研究成果は、スイカのメーカー支援選抜を容易にし、植物の黒い種皮の色を研究するためのエビデンスを提供するものと考えられます。

Seed coat color is an important trait highly affecting the seed quality and flesh appearance of watermelon (). However, the molecular regulation mechanism of seed coat color in watermelon is still unclear. In the present study, genetic analysis was performed by evaluating F, F and BC populations derived from two parental lines (9904 with light yellow seeds and Handel with black seeds), suggesting that a single dominant gene controls the black seed coat. The initial mapping result revealed a region of interest spanning 370 kb on chromosome 3. Genetic mapping with CAPS and SNP markers narrowed down the candidate region to 70.2 kb. Sequence alignment of the three putative genes in the candidate region suggested that there was a single-nucleotide insertion in the coding region of in 9904, resulting in a frameshift mutation and premature stop codon. The results indicated that named was the candidate gene for black seed coat color in watermelon. In addition, gene annotation revealed that encoded a polyphenol oxidase (PPO), which involved in the oxidation step of the melanin biosynthesis. This research finding will facilitate maker-assisted selection in watermelon and provide evidence for the study of black seed coat coloration in plants.

Copyright © 2020 Li, Lu, Gebremeskel, Zhao, He, Yuan, Gong, Mohammed and Liu.