西瓜果肉硬度和酸味性狀的轉(zhuǎn)錄組分析及主效基因的精細定位.pdf

1、果肉硬度和果實有機酸含量是決定西瓜果肉質(zhì)地和果實風(fēng)味等感官品質(zhì)的重要因素，是由多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀。傳統(tǒng)的生理與遺傳學(xué)研究方法對復(fù)雜性狀的遺傳本質(zhì)和分子調(diào)控機制研究存在一定的局限性，進一步明確西瓜果肉硬度和果實有機酸積累的關(guān)鍵調(diào)控因子，可以為西瓜品質(zhì)育種提供理論與技術(shù)支持。本文以野生西瓜PI271769為供體親本，栽培種西瓜203Z為輪回親本，分子標(biāo)記結(jié)合成熟果實的表型鑒定，通過連續(xù)回交和自交創(chuàng)制了果肉硬度和果實酸味的近等基因系材料

2、。通過對西瓜果實發(fā)育期的RNA樣品進行比較轉(zhuǎn)錄組分析，BSA-Seq結(jié)合構(gòu)建的分離群體對西瓜果肉硬度和酸味性狀的主效基因進行精細定位研究，獲得的主要結(jié)果如下:
　　1.創(chuàng)制西瓜果肉硬度和酸味性狀的近等基因系。通過連續(xù)7代回交和4代自交，創(chuàng)制了有關(guān)西瓜果肉硬度的近等基因系HWF和果實酸味的近等基因系SW。與輪回親本203Z相比，HWF果實有較高的果肉硬度，SW果實有較高的有機酸含量，除目標(biāo)性狀有明顯差異外，其它生物學(xué)性狀基本一致。<

3、br>　　2.西瓜果肉不同發(fā)育時期細胞壁物質(zhì)成分含量的測定與比較轉(zhuǎn)錄組分析。測定軟果肉的203Z和硬果肉的HWF果實發(fā)育4個關(guān)鍵時期的果實中的細胞壁物質(zhì)成分含量，發(fā)現(xiàn)原果膠、纖維素、半纖維素和共價結(jié)合果膠的含量變化與果肉硬度變化趨勢一致，隨著果肉硬度的增大而增加，而水溶性果膠和離子型果膠的含量伴隨著果肉硬度下降而持續(xù)增加。比較轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)果膠酯酶、糖基轉(zhuǎn)移酶、纖維素合成酶、多聚半乳糖醛酸酶和木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶基因在不同果肉硬度的材料

4、中差異表達，可能通過對果肉細胞壁物質(zhì)成分含量的影響來調(diào)節(jié)西瓜果肉硬度大小的變化。
　　3.西瓜果肉硬度主效基因的精細定位。在全基因組水平上篩選與西瓜果肉硬度緊密連鎖的分子標(biāo)記，結(jié)合BSA-Seq對西瓜果肉硬度的主效基因進行初步定位，在此基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建BC7F3分離群體和衍生的F2次級分離群體，將該基因定位在西瓜6號染色體12780793-17658672的物理區(qū)間內(nèi)，包含166個候選基因，其中木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶基因Cla004

5、119和乙烯響應(yīng)元件Cla004120在不同果肉硬度的材料中基因表達量差異顯著，可能是控制西瓜果肉硬度的關(guān)鍵基因。
　　4.西瓜果實不同發(fā)育期可溶性糖和有機酸含量的測定及比較轉(zhuǎn)錄組分析。測定203Z和SW果實發(fā)育過程中可溶性糖和有機酸的含量，發(fā)現(xiàn)果實中可溶性糖的含量前者稍高于后者，差異不明顯;而有機酸的含量前者低于后者，差異顯著。比較轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)蔗糖合成酶、蔗糖磷酸化酶及不溶性酸轉(zhuǎn)化酶基因?qū)ξ鞴瞎麑嵵锌扇苄蕴堑姆e累與代謝具有重要

6、作用，NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）依賴的蘋果酸脫氫酶和鋁誘導(dǎo)的蘋果酸轉(zhuǎn)運酶基因調(diào)控果實中蘋果酸的積累，而檸檬酸合成酶基因決定了果實中檸檬酸的含量。
　　5.西瓜果實酸味性狀主效基因的精細定位。在BSA-Seq對西瓜果實酸味初步定位的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建BC7F2分離群體和衍生的F2次級分離群體，最終將該基因定位在西瓜6號染色體318Kb(4529126-4855093)的物理區(qū)間內(nèi)，含有28個候選基因，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)僅有C