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(xì)定位.pdf

1、果肉硬度和果實(shí)有機(jī)酸含量是決定西瓜果肉質(zhì)地和果實(shí)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(duì)復(fù)雜性狀的遺傳本質(zhì)和分子調(diào)控機(jī)制研究存在一定的局限性，進(jìn)一步明確西瓜果肉硬度和果實(shí)有機(jī)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(shí)的表型鑒定，通過(guò)連續(xù)回交和自交創(chuàng)制了果肉硬度和果實(shí)酸味的近等基因系材料

2、。通過(guò)對(duì)西瓜果實(shí)發(fā)育期的RNA樣品進(jìn)行比較轉(zhuǎn)錄組分析，BSA-Seq結(jié)合構(gòu)建的分離群體對(duì)西瓜果肉硬度和酸味性狀的主效基因進(jìn)行精細(xì)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(guò)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(shí)酸味的近等基因系SW。與輪回親本203Z相比，HWF果實(shí)有較高的果肉硬度，SW果實(shí)有較高的有機(jī)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(shí)期細(xì)胞壁物質(zhì)成分含量的測(cè)定與比較轉(zhuǎn)錄組分析。測(cè)定軟果肉的203Z和硬果肉的HWF果實(shí)發(fā)育4個(gè)關(guān)鍵時(shí)期的果實(shí)中的細(xì)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(jià)結(jié)合果膠的含量變化與果肉硬度變化趨勢(shì)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(dá)，可能通過(guò)對(duì)果肉細(xì)胞壁物質(zhì)成分含量的影響來(lái)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(xì)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(duì)西瓜果肉硬度的主效基因進(jìn)行初步定位，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建BC7F3分離群體和衍生的F2次級(jí)分離群體，將該基因定位在西瓜6號(hào)染色體12780793-17658672的物理區(qū)間內(nèi)，包含166個(gè)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(dá)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(shí)不同發(fā)育期可溶性糖和有機(jī)酸含量的測(cè)定及比較轉(zhuǎn)錄組分析。測(cè)定203Z和SW果實(shí)發(fā)育過(guò)程中可溶性糖和有機(jī)酸的含量，發(fā)現(xiàn)果實(shí)中可溶性糖的含量前者稍高于后者，差異不明顯;而有機(jī)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?shí)中可溶性糖的積累與代謝具有重要

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