黄瓜主要农艺性状分子标记研究进展

摘    要：黄瓜（Cucumis sativus L.）是一种重要的蔬菜作物，在世界各地广泛种植。随着时代发展，分子技术应用越发广泛，其中分子标记具有数量多、多态性高、快速、便捷等优点，能够在分子层面上对黄瓜的农艺性状进行准确快速的选择。在黄瓜遗传育种中，分子标记对育种的有效性和准确性已得到充分证明，因此，综述了分子标记在黄瓜果实相关性状（果实苦味、果皮光泽、果皮颜色和果刺等）、抗病性（霜霉病、白粉病和枯萎病等）、品种纯度等方面的研究进展，探讨了黄瓜分子标记存在的问题和未来的发展方向，以期为黄瓜主要农艺性状分子标记开发及相关研究提供参考和借鉴。

关键词：黄瓜；农艺性状；分子标记

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）10-001-10

Research progress on molecular markers of major agronomic traits in cucumber

LI Yahang， SHI Yan’e， DING Zhuo， CUI Haonan

（College of Horticulture Science and Technology， Hebei Normal University of Science and Technology/Hebei Provincial Key Laboratory of Germplasm Mining and Innovative Utilization of Characteristic Gardening， Qinhuangdao 066000， Hebei， China）

Abstract： Cucumber （Cucumis sativus L.） is an important vegetable crop widely grown around the world.  Molecular technology has been increasingly applied in cucumber， as molecular markers have the advantages of large number， high polymorphism， rapidity and convenience， which can be selected accurately and quickly at the molecular level. In cucumber genetic breeding， the application of molecular markers has greatly improved its effectiveness and accuracy. We here reviewed the research progress of cucumber fruit related traits （fruit bitterness， peel gloss， peel color and fruit thorn.），  resistance to diseases（downy mildew， powdery mildew and fusarium wilt， etc.） and variety purity. The problems and future development of molecular markers in cucumber were discussed. This article aims to provide reference for the molecular markers and related research of main agronomic traits in cucumber.

Key word： Cucumber; Agronomic character; Molecular marker

黄瓜（Cucumis sativus L.）是葫芦科甜瓜属一年生植物，普遍种植于世界上各个国家和地区，是很常见的蔬菜作物。另外，黄瓜具有较高的营养价值，含有蛋白质、钙、磷、铁、钾、胡萝卜素、维生素B2、维生素C、维生素E及烟酸等营养素。常食黄瓜对人体有许多益处，能够起到抗衰老、降血糖等功效[1]。研究发现，黄瓜起源于印度，而中国是次级起源中心之一，可分为华北型、华南型、欧洲温室型、欧美加工型等类型[2]。

分子标记是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接反映[3]。其主要可分为四大类，第一大类是基于分子杂交的方法，主要指RFLP。第二大类是基于PCR的DNA扩增方法，又可分为两类，一类是使用随机引物，以RAPD为代表；而另一类是利用特定引物或引物对扩增的标记，主要有SCAR、STS、SSR、TRAP、SRAP、EST-SSR等分子标记。第三大类是通过PCR与酶切相结合的方法，主要有AFLP以及CAPS。第四大类是基于单个核苷酸多态性的DNA标记，目前是指SNP[4]。分子标记技术发展迅速，相较于传统的黄瓜育种，黄瓜分子标记技术的应用减少了人力、物力、时耗；同时，极大地提高了遗传分析的准确性和育种的有效性。分子标记技术在不断更新，其在黄瓜研究的各个方面均有应用，是黄瓜研究必要的辅助手段之一。分子标记技术在园艺作物种子纯度检测方面有着较多应用研究，在西瓜[5-6]、辣椒[7-8]、甜瓜[9-10]、茄子[11]中多有报道，在黄瓜种子纯度鉴定上的应用也比较多。

1 黄瓜果实相关性状分子标记

1.1 黄瓜苦味性状

黄瓜果实苦味影响黄瓜品质，进而对黄瓜的生产造成损失。而分子标记辅助选择在黄瓜果实苦味选择上具有很好的实用性，其快速且准确，能够有效提高黄瓜品质改良效率。

池秀蓉等[12]以黄瓜纯合自交系9110Gt和03828作亲本构建的F2群体为试验材料，通过品尝的方式进行苦味鉴定，在黄瓜苗期品尝子叶，在成株期品尝真叶或卷须。最终获得了1个与营养器官（子叶、真叶、卷须）无苦味基因（bi）连锁的AFLP标记，遗传距离6.43 cM并将该标记转变为SCAR标记。李曼等[13]以黄瓜纯合自交系9110Gt和9930作亲本构建的F2群体为试验材料，然后通过SSR标记对其进行基因连锁分析，将黄瓜营养体苦味基因Bi定位在黄瓜第6染色体上，距两侧标记SSR02309和SSR00004的距离为1.7、2.2 cM。Zhang等[14]以黄瓜纯合自交系9110Gt和9930作亲本杂交获得的重组自交系（RIL）进行定位，将黄瓜苦味新基因bi-3定位在5号染色体SSR00116和SSR05321之间，遗传距离为6.3 cM。顾兴芳等[15]以黄瓜纯合自交系931（果实苦味显性Bt）和932（果实无苦味隐性bt）作亲本构建的F2群体为试验材料，获得了与位于Bt基因两侧的2个AFLP标记（相连锁），分别是E23M66-101和E25M65-213，遗传距离分别为5.0、4.0 cM。李宗扬等[16]以黄瓜果实有苦味品系D9320和无苦味品系D0432-3-4作亲本构建的6世代群体以及372株F2群体为试验材料，最终研究表明，黄瓜果实苦味基因Bt与15个多态性标记被定位在同一连锁群，Bt位于SSR12291和SSR02118之间，距离两侧标记的遗传距离为1.9、1.8 cM。前人研究表明[13-16]，黄瓜营养器官苦味基因Bi不受黄瓜果实苦味基因Bt影响，为独立遗传。Bt基因是单基因显性遗传，但纯合基因型bibi对Bt基因有着隐性上位作用；在Bi基因杂合的情况下，无论Bt基因是否存在，均会导致黄瓜果实出现苦味。相关黄瓜苦味性状分子标记及序列详见表1。

1.2 黄瓜果皮光泽性状

黄瓜果皮光泽在生产及市场上均具有一定的价值，果皮有光泽的黄瓜更加迎合消费者的喜好，能更好地满足市场需求。因此，黄瓜果皮光泽性状具有较高的研究应用价值。

近年来，董邵云等[17]以果皮有光泽自交系1101为母本，以3个无光泽自交系1162、9930、1107为父本，分别构建6世代遗传群体。研究分析表明，黄瓜光泽性状由显性单基因G控制，有光泽对无光泽为显性。此外，还将G基因定位至黄瓜第5染色体上，其侧翼标记分别是CS28和SSR15818，遗传距离为2.0、6.4 cM。杜辉[18]以华南型黄瓜自交系S52和欧洲温室型自交系S06作亲本构建的F2群体为试验材料，获得了与D（黄瓜果皮光泽亮度）基因连锁的SSR标记CMCTN71，其遗传距离为25.8 cM。Zhang等[19]将果皮无光泽基因定位在黄瓜第5染色体上，侧翼标记SSR19172和SSR00772。周冰钰[20]以少蜡粉果皮光亮品种D0432-3-4和多蜡粉果皮灰暗品种649为亲本构建F2群体，使18个SSR多态性标记与控制黄瓜果皮光泽的基因g定位至同一连锁群，其遗传距离为102.7 cM，控制黄瓜果皮光泽性状的基因g位于标记SSR17321和CSW1008之间，遗传距离为2.8、2.0 cM，并将g基因定位至黄瓜第5染色体上。

据报道，对控制黄瓜果皮光泽性状的基因已经有较多研究，但在不同学者的研究结果中存在差异。董邵云等[17]以果皮有光泽欧洲温室型黄瓜自交系1101为母本，以3个无光泽华北型自交系1162、9930、1107为父本，分别构建6世代遗传群体，进行表型鉴定和遗传规律分析，结果表明，黄瓜果皮光泽性状受单基因控制，黄瓜果皮有光泽性状对无光泽性状为显性。周冰钰[20]在5个材料中以光泽度仪挑选出光泽度相差最大的2个品种作亲本（D0432-3-4为少蜡粉果皮光亮欧洲温室型黄瓜，649为多蜡粉果皮灰暗华南型黄瓜）构建6世代群体，在F1、BC1、BC2和F2群体中进行遗传规律分析，研究表明，黄瓜果皮光泽性状是质量性状，受单基因控制，其中黄瓜果皮有光泽性状对无光泽性状为隐性。在董邵云等[17]的研究中，为排除果皮表面蜡粉的干扰，调查表型时将果皮表面的蜡粉拭去，而周冰钰[20]的研究则探讨了蜡粉与果皮光泽的关系，蜡粉的有无可能是二者研究结果相反的重要原因，亲本材料生态型的差异与测定果皮光泽方法的不同也会对研究结果造成影响。另外，黄瓜果皮光泽（亮度）则由D基因控制，Zhai等[21]对D基因进行成功克隆，将D位点缩小到24.5 kb区域，确定了编码C2H2型锌转录因子CsDULL的候选基因（Cs5G577350），当CsDULL完全缺失时，果皮有光泽。同时首次证明了D与Tu（果瘤）属于同一基因座，但是D与G之间的关系仍需要进一步研究。

1.3 黄瓜果皮颜色性状

黄瓜嫩果的果皮主要分为墨绿、深绿、绿色、黄绿、白绿等颜色，成熟后的黄瓜果皮一般呈现黄绿色。果皮颜色性状是重要的商品性状和品种特征。目前，分子标记在黄瓜果皮颜色鉴定分析方面的应用也比较多，对果皮颜色进行研究有助于培育出更多迎合市场需求的新品种。

前人对黄瓜果皮颜色的研究结论不尽相同，李亚利[22]以绿皮黄瓜WD3和白皮黄瓜B-2-2为亲本构建的F2群体为试验材料，通过集群分离分析法（BSA）构建DNA池，利用380个SRAP随机引物进行扩增。通过研究分析，其中多态性标记ME9EM1-309与黄瓜果皮绿色基因遗传距离为6.0 cM，ME8EM14-425与黄瓜果皮绿色基因遗传距离为8.3 cM，研究结果表明，试验材料中黄瓜果皮绿色受单基因控制，黄瓜果皮绿色对白色为完全显性。孙晓丹等[23]以黄绿果皮黄瓜631和乳白果皮黄瓜D0351作亲本构建的F2群体为试验材料，获得了与果皮颜色相连锁的9个引物，其中E43M61与黄瓜白色果皮基因遗传距离为5.2 cM；以黄绿果皮黄瓜631和乳白果皮黄瓜翠玉8号作亲本构建的F2群体为试验材料，获得了与果皮颜色相连锁的7个引物，其中E34M59与黄瓜白色果皮基因遗传距离为5.6 cM，证实了黄瓜嫩果白色果皮颜色性状由1对隐性基因ww控制，而果皮绿色又分为绿色与浅绿色，控制嫩果皮白色的基因w对控制果皮绿色的基因yg为隐性。董邵云等[24]以黄瓜嫩果深绿色果皮自交系1507和白色果皮自交系1508作亲本构建的6世代遗传群体为试验材料，最终将控制黄瓜白色果皮性状的w基因定位在黄瓜3号染色体上，与其两侧标记SSR23141和SSR23517遗传距离为1.9和4.9 cM。同时，研究结果表明，试验材料1508嫩果皮白色由隐性基因（w）控制，果皮绿色对果皮白色为显性。张婷婷等[25]以嫩果皮色不同的3份黄瓜种质Q8、Q16、Q24配置的2个杂交组合Q16×Q8和Q16×Q24及6世代遗传群体为试验材料，共定位到了3个QTL位点，在Q16×Q8组合的7个连锁群上定位到2个QTL位点，分别位于第1和第3染色体上；在Q16×Q24组合的7个连锁群上定位到1个QTL位点，位于第3染色体上。牛玉倩等[26]以经过EMS诱变后携带白化基因的野生黄瓜649与Gy14、9930分别构建的F2群体为试验材料，最终将黄瓜白化突变基因al定位在SNP5044706与SNP4730918标记之间约66 kb的区间内，即定位在黄瓜第7染色体上。王梅馨[27]以成熟果皮显黄棕色的黄瓜自交系PW和成熟果皮显绿色的黄瓜自交系Gy2作亲本构建的4世代遗传群体（P1、P2、F1、F2）为试验材料，通过研究分析，最终将控制黄瓜成熟果皮颜色yellow-brown（yb）基因精细定位在17 kb区间范围内，两侧标记为SNP_499872和SNP_516951。刘汉强[28]以绿皮黄瓜Q30和白皮黄瓜Q24作亲本构建的F2群体为试验材料，最终将控制黄瓜嫩果白色果皮的单核基因w定位在3号染色体8.2 kb范围内，同时证明了黄瓜嫩果白色果皮由1个隐性基因控制，果皮绿色对白色为显性。结果与李亚利[22]、孙晓丹等[23]、董邵云等[24]研究结果一致。黄瓜嫩果皮色分离后代中常出现许多过渡色，呈现出类似于数量性状的连续变异，因此张婷婷等[25]、申晓青等[29]认为黄瓜嫩果皮色不仅受到1对主基因控制，还可能受多个微效多基因控制。