苹果种质资源果实质地性状的评价、QTLs定位及候选基因预测

发布时间：2017-04-26 19:08

  本文关键词：苹果种质资源果实质地性状的评价、QTLs定位及候选基因预测，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：质地是果实口感的重要指标之一,影响到消费者购买时的选择意愿。因此解析苹果果实质地形成的分子机理,对优质果品的生产具有重要的参考价值。此外,随着分子标记技术的出现,鉴定与果实质地紧密连锁的分子标记并应用在早期辅助选择中,将极大的缩短育种周期、加速育种进程,对培育新优品种意义重大。 本研究在对中国农业大学北京市昌平区阳坊镇八口基地保存的不同苹果种质进行连续3年鉴定的基础上,筛选出8份果实质地存在差异的种质测定其果实发育期果实质地、果胶含量、果胶酶活性及相关基因的表达的变化,以期解析影响苹果质地发育的分子机理。在本实验室构建的高密度红玉×金冠SNPs图谱的基础上,定位果实质地性状的QTLs,预测候选基因,并初步进行了表达验证。主要结果如下： 为筛选优异质地性状的苹果种质,自2012-2014年,分别评价了资源圃94、126和126份种质的果实质地性状,在49份3年均评价的种质中,没有3年恒定表现为高硬或高脆的种质。2年间恒定表现为高硬的种质有沧江海棠和锡金海棠。2年恒定表现为高脆的种质有紫塞明珠、锥峰1号、达尔文、园叶海棠和大鲜果。 为研究果实质地的发育动态,利用种质评价后筛选出的8份果实质地存在差异的种质,在花后4、8、12、16、20周分别测定了果肉、果皮的硬度和脆度、3种类型果胶(WSP、ISP、 CSP)及半纤维素含量、果胶代谢关键酶(PME和PG)活性,以及10个果胶代谢关键酶编码基因的表达情况。结果表明,果肉和果皮ISP含量与果实硬度显著负相关；果肉和果皮WSP含量与果实脆度显著正相关。在研究的3个PME基因中,Md-PME3(基因编号MDP0000267127)与WSP含量和果实脆度相关性强,可能是苹果的PME酶的关键基因。 利用2014年度红玉×金冠杂交群体的果实质地性状,通过MapQTL6.0软件对果实质地进行QTLs定位,在红玉和金冠图谱上共获得72个果实质地相关的QTLs,成簇排列在红玉第6、10连锁群,以及红玉和金冠的第15连锁群。其中果肉硬度在红玉第6连锁群定位到1个全基因组水平显著的QTL(LOD≥3.50),对表型变异解释率为15%：果皮脆度定位到4个QTLs,均位于红玉第15连锁群,区间从29.36cM到45.87cM,表型变异解释率在15.3-18.6%之间。 在红玉的第15连锁群QTLs区段14,715,707..16,258,547bp间,共存在231个基因,其中红玉为杂合的非同义SNP突变存在139个基因上。功能注释表明2个β-Gal、3个PME和1个PG等可能参与果实质地发育的调控。对6个候选基因进行半定量和定量PCR分析表明,β-Gal15-2和Md-PME3是果皮脆度的关键候选基因,综合果实质地生理机制解析的结果,本研究认为Md-PME3是果皮脆度更为关键的候选基因。
【关键词】：果实质地 果胶代谢 遗传连锁图谱 SNP QTL
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S661.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 缩略词9-10
• 一、文献综述10-20
• 1. 选题背景10
• 2. 果实质地的发育及调控10-14
• 2.1 细胞壁的结构10-11
• 2.2 苹果果实质地的生理调控机制11-14
• 3. 苹果果实质地性状QTLs定位及关键候选基因发掘14-18
• 3.1 QTLs定位14-15
• 3.2 果实质地重要候选基因定位15-16
• 3.3 果实质地重要候选基因的等位基因功能解析16-17
• 3.4 果实质地调控重要候选基因的转录因子17
• 3.5 果实质地重要候选基因的启动子区序列分析17-18
• 3.6 果实质地性状基因定位的影响因素18
• 4. 本研究目的与意义18-20
• 二、材料与方法20-26
• 1. 试验材料20
• 2. 实验方法20-26
• 2.1 果实质地性状的表型评价20-21
• 2.2 果实果胶物质含量的测定21-22
• 2.3 果实质地果胶代谢相关酶活性测性22
• 2.4 果实表皮和中果皮超微结构观察22-23
• 2.5 果实质地代谢相关基因的定量PCR分析23-25
• 2.6 QTL分析25
• 2.7 候选基因预测25
• 2.8 果实质地QTLs区间内的候选基因表达分析25-26
• 三、结果与分析26-66
• 1. 苹果种质资源果实质地性状的评价26-31
• 1.1 果实脆度机械评价与口感的相关性26-27
• 1.2 不同年份果实质地特异种质的筛选27-28
• 1.3 果实质地性状的变异来源分析28
• 1.4 果实质地性状的分级28-31
• 2. 苹果发育过程中果实质地的动态变化31-51
• 2.1 果实质地动态变化研究所用种质的选择31-32
• 2.2 质地表型性状动态变化32-34
• 2.3 细胞壁物质相关成分动态变化34-36
• 2.4 细胞壁成分代谢相关酶活性动态变化36-37
• 2.5 细胞壁代谢相关基因表达的动态变化37-45
• 2.6 果实质地、果胶含量、酶和基因表达之间的相关性分析45-48
• 2.7 果实质地与果皮和果肉组织超微结构的关系48-51
• 3. 苹果质地性状的QTLs定位及候选基因分析51-66
• 3.1 红玉×金冠杂交群体果实质地性状的分离51-52
• 3.2 果实质地性状的QTL定位52-56
• 3.3 果实质地性状主要QTL区间的候选基因预测56-66
• 四、讨论66-70
• 1. WSP、ISP和PME酶在果实质地形成中的作用66-67
• 2. 果实质地QTLs定位及候选基因分析67-68
• 3. 提高候选基因筛选效率的可能途径68-69
• 4. 其他69-70
• 五、结论70-71
• 参考文献71-80
• 附录80-87
• 致谢87-88
• 个人简历88

【参考文献】

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本文编号：329046