基于全基因组重测序的冬瓜InDel标记开发与DNA指纹图谱构建及其在品种鉴定中的应用

本研究针对冬瓜商业育种中遗传数据匮乏和分子标记技术不足的问题，通过全基因组重测序技术对55份冬瓜种质资源进行InDel标记开发，筛选出33对高多态性引物，并构建了84个商业品种的DNA指纹图谱。研究首次建立了基于InDel标记的冬瓜分子鉴定体系，为品种权纠纷解决、种子纯度检测及分子育种提供了高效工具，成果发表于《Scientia Horticulturae》。

　　

冬瓜作为我国南方重要的瓜类作物，兼具高钾低钠的营养特性和耐储运的产业优势，近年来新品种选育加速。然而，种质资源同名异物现象频发，传统DUS测试（Distinctness, Uniformity and Stability）依赖表型鉴定，存在周期长、成本高的问题。更棘手的是，冬瓜基因组研究滞后导致分子标记开发不足，制约了品种权保护和商业化育种进程。

针对这一瓶颈，广西大学蔬菜研究团队联合多家农业机构，在《Scientia Horticulturae》发表了突破性研究。团队通过对55份冬瓜种质进行全基因组重测序（Illumina NovaSeq X Plus^TM
平台），结合BWA-MEME比对和GATK变异检测，首次系统鉴定了964,087个InDel位点，平均密度达1098个/Mb。从120个候选位点中筛选出33对高多态性引物，其多态性信息含量（PIC）均值0.344，基因多样性指数（H_s
）0.444。进一步优化后，选取12对核心引物构建了84个商业品种的彩色编码DNA指纹图谱，成功区分遗传距离仅0.024的近似品种。

关键技术包括：1）采用CTAB法提取55份种质DNA并进行20×深度重测序；2）基于物理位置均匀性和功能关联性（如SEEDDX等4个农艺性状相关标记）设计引物；3）通过8%聚丙烯酰胺凝胶电泳和银染显影分析PCR产物；4）利用PowerMarker 3.25计算遗传参数；5）将基因型转化为数字编码（AA=1/BB=2/AB=3）实现可视化。

研究结果揭示：

1. InDels变异特征：染色体分布显示Chr06密度最高（1397个/Mb），Chr04最低（895个/Mb）。两等位基因InDel占比达21%，为分子标记开发提供丰富资源。
2. 核心标记筛选：Chr08-2引物展现最高PIC值（0.375），而SEEDXZ的基因多样性最低（0.357）。12对核心引物覆盖全部12条染色体，包括果皮颜色基因PS830-3和果形基因GX7。
3. 指纹图谱应用：黑皮品种（如‘黑虎’）在聚类分析中紧密聚集，共享相同亲本的‘粉玉3号’与‘粉玉4号’遗传距离仅0.031。指纹图谱成功鉴别仅相差1个位点的品种对（如‘192AG’与‘CLH22AG’）。
4. 种子纯度鉴定：37个杂交品种中，每个品种存在1-7对可用引物，其中Chr03-1可鉴定19个品种纯度，显著优于传统SSR标记效率。

讨论指出，本研究开发的InDel标记密度远超黄瓜（916个/Mb）和辣椒（71个/Mb），且检测效率比SSR提升2.7倍。DNA指纹技术克服了表型鉴定的环境依赖性，尤其适用于黑皮品种（如‘粤080’）和亲缘相近品种的快速区分。种子纯度验证显示，‘145号’冬瓜可通过5对互补引物鉴定，为市场监管提供分子依据。

该研究首次建立冬瓜全基因组InDel标记体系，其重要意义在于：1）为品种权保护提供分子证据；2）将DUS测试周期从2季缩短至实验室阶段；3）开发的12对核心引物成本仅为SNP分析的1/5，适合基层推广。未来可整合更多农艺性状关联标记，进一步完善冬瓜分子育种技术框架。