桃硬质型肉质调控机制研究及果实成熟软化相关miRNA发掘

发布时间：2017-12-17 03:06

  本文关键词：桃硬质型肉质调控机制研究及果实成熟软化相关miRNA发掘

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【摘要】：硬质型桃因其独特的肉质特性而深受市场的喜爱,也为我们研究桃果实成熟软化的机制提供了极佳的材料。迄今,对于桃果实成熟和果肉质地调控分子机制的研究还严重欠缺,相关调控机理的研究还需进一步深入。本研究主要包括三个部分:以溶质型油桃‘中油桃13号’和硬质型油桃‘中油桃16号’为材料,研究乙烯合成途径中关键催化酶ACS(1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶)家族基因在桃果实发育和成熟过程中的表达模式及此基因家族对外源乙烯、生长素和低温处理的响应模式,分析其在桃果实发育和成熟过程中的作用;采用数字表达谱(DGE)分析硬质型桃‘有名白桃’和溶质型桃‘黄金蜜3号’桃果实成熟过程中生长素稳态相关基因的表达模式差异,筛选出控制硬质型性状的候选基因,并对关键候选基因进行了功能分析;采用高通量测序技术检测miRNA在硬质型桃和普通型桃果实成熟过程中的差异变化情况。主要研究结果如下:1桃果实生长发育和成熟过程中ACS基因家族的特征分析(1)桃基因组中共有6个ACS基因,分别命名为Pp ACS1~6。其中,Pp ACS1、PpACS4和Pp ACS5在果实生长发育过程中表达,Pp ACS1和Pp ACS4在成熟期表达而Pp ACS5只在幼果期表达。Pp ACS1在溶质型桃S4时期特异高水平表达而在硬质型桃中不表达。(2)检测成熟果实中ACS基因家族部分成员对外源处理的响应。生长素处理诱导‘中油桃13号’中Pp ACS1、Pp ACS4和Pp ACS5的表达升高,但这些基因对乙烯处理无反应。(3)油桃中ACS基因家族的工作模式为:PpACS5负责系统I乙烯合成,Pp ACS1和Pp ACS4在系统I乙烯向系统II乙烯的过渡阶段起作用,跃变型乙烯由PpACS1负责合成。2桃果实成熟阶段生长素稳态相关基因的综合分析(1)果实成熟阶段生长素浓度测定及生长素稳态相关基因的数字表达谱(DGE)分析。在溶质型桃果实跃变成熟阶段生长素含量显著增加,同期硬质型桃果实中生长素含量始终维持很低的水平。DGE分析检测到六个生长素稳态相关基因的表达模式与生长素积累模式完全一致。综合考虑基因的功能,黄素内加氧酶基因Pp YUC11可能调控了成熟阶段桃果实IAA的积累。(2)YUC家族基因的表达模式分析。溶质型桃果实S1~S4阶段只能检测到Pp YUC10和Pp YUC11两基因的表达。其中,Pp YUC11仅在溶质型桃S4时期的果肉中高水平表达。(3)Pp YUC11基因座位及附近共有12处多态性位点,第一个内含子中的SSR位点在非硬质和硬质型材料中呈现有规律的分布:硬质型桃品种的基因型为hd/hd,而非硬质型品种的基因型为Hd/-。(4)多个品种S3至S4时期果实中,Pp YUC11表达、IAA含量、PpACS1表达、乙烯释放量和果实硬度的协同变化。概括而言,Pp YUC11的表达模式、功能注释、组织时空特异性表达和基因座位上硬质型性状连锁位点的发现都表明它是控制桃果实硬质型肉质的重要候选基因。3桃果实成熟阶段miRNA表达丰度的比较。为研究桃果实成熟过程中mi RNA及其靶基因的作用,以‘中油桃16号’和‘中油桃13号’果实成熟阶段果肉为材料,构建sRNA文库并采用Solexa高通量测序。此阶段共检测到24个miRNA表达丰度存在差异,其中miR171b/z的丰度变化非常有趣:在溶质型‘中油桃13号’中果皮中随果实成熟跃变丰度剧烈上升,而在硬质型‘中油桃16号’中果皮中的丰度很低且丰度随果实成熟未发生变化,推测mi R171b/z参与桃果实成熟时的跃变过程,可能参与了乙烯或IAA路径中的上下游环节。本研究为发掘桃果实成熟阶段在转录后水平起调控作用的关键miRNA调控因子提供了研究基础。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S662.1
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本文编号：1298487