HPJ|河南农业大学瓜类团队在西瓜液相芯片开发及应用方面取得新进展

       近日，河南农业大学园艺学院作物基因组与生物技术育种科技创新团队在Horticultural Plant Journal（中科院1区Top，IF=5.7）发表了题为“The development of liquid-phase chip by target sequencing and their application in watermelon molecular breeding ”的研究论文。本研究成功开发了两款不同标记密度的西瓜SNP液相芯片，作为西瓜物种中首次研发的液相芯片技术平台，为西瓜种质资源提供了低成本、高通量的基因分型解决方案，可广泛应用于群体遗传结构解析、基因精细定位、种子纯度鉴定等多种研究场景。此外，该技术在西瓜分子标记辅助育种中的成功应用，显著降低了人工成本，大幅提升了育种效率，为西瓜分子育种提供了创新性技术工具和方法体系，同时也为其他园艺作物的分子育种研究提供了重要的技术借鉴和理论参考。

研究背景：
       传统的分子标记技术（如SSR和SNP标记）尽管在遗传多样性分析和分子标记辅助育种中得到了广泛应用，但其存在通量低、成本高、灵活性不足等技术局限性。相比之下，基于靶向测序基因型检测（Genotyping by Target Sequencing, GBTS）技术的液相芯片，作为一种新型高效基因分型平台，具有高度的灵活性、检测效率、高通量以及低成本等显著优势。GBTS技术在西瓜中的开发与应用，能够显著提升西瓜种质资源的基因分型效率，降低育种成本，并加速育种进程的优化与创新。
研究结果：
       （1）通过将来自不同地区43份代表性西瓜种质的重测序数据，比对到西瓜参考基因组，经过筛选和过滤，获得了122K可用于液相芯片检测的SNP位点。基于这些位点，以均匀分布西瓜11条染色体的原则，选择不同密度（5K和10K）的SNP并结合GTBS技术开发了两款西瓜液相芯片，为西瓜不同应用场景的使用提供了灵活选择。此外，两款芯片整合了目前报道的西瓜功能位点，使其具备前景选择的能力，能够在育种过程中高效筛选优异基因型。
       （2）通过在不同西瓜群体中对所开发的液相芯片进行测试，结果显示这两款芯片可成功应用于西瓜群体结构性分析、基因定位、分子辅助育种等不同场景。
       （3）利用课题组开发的和少侧枝基因Clbl和短蔓Cldw共分离的分子标记进行前景选择，并结合西瓜液相芯片进行背景选择。通过两代回交和一代自交，成功将骨干育种材料WT2改良为三种与株型相关的新西瓜种质资源，包括少侧枝（WT2-Clbl）、短蔓（WT2-Cldw1）和短蔓少侧枝（WT1-Cldw1-Clbl）。这些新种质资源的背景恢复率均超过96%，为西瓜株型改良提供了重要的种质资源。

       河南农业大学在读博士研究生段世享和已毕业硕士生王登科（湖南农业大学攻读博士）  为该论文共同第一作者， 杨路明教授和豆峻岭副教授为该文的通信作者， 中国农业科学院西部研究中心朱迎春研究员参与了本研究。本研究得到了国家自然科学基金（32172602, 32472739）、河南省重大科技专项（221100110400）、河南省农业良种联合攻关（2022010503）、河南省自然科学基金（242300421030）、河南省科技攻关（242102111124, 242102111115）和新疆维吾尔自治区重点研发计划（2023B0207-2）等项目的资助。