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。通過對西瓜果實(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。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(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中差異表達(dá),可能通過對果肉細(xì)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(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,通過構(gòu)建BC_7F_3分離群體和衍生的F_2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(gè)候選基因,其中木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶基因Cla004119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)酸含量的測定及比較轉(zhuǎn)錄組分析。測定203Z和SW果實(shí)發(fā)育過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(yùn)酶基因調(diào)控果實(shí)中蘋果酸的積累,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對西瓜果實(shí)酸味初步定位的基礎(chǔ)上,通過構(gòu)建BC_7F_2分離群體和衍生的F_2次級分離群體,最終將該基因定位在西瓜6號染色體318 Kb(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Cla009218和Cla009226兩個(gè)基因在不同果實(shí)酸味的材料中差異表達(dá),可能對西瓜果實(shí)中有機(jī)酸的積累起決定作用。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S651
【部分圖文】：

因此近等基因系是在基因水平上開展遺傳研究的理想材料。目前對西瓜果實(shí)酸味性狀定位方面的研究還未見報(bào)道，并且在對西瓜果肉硬度的研究中找到的 QTL 位點(diǎn)與連鎖的分子標(biāo)記遺傳距離較遠(yuǎn)，對實(shí)際育種工作意義不大。究其原因主要是西瓜果肉硬度和酸味作為復(fù)雜的數(shù)量性狀遺傳，缺乏理想的實(shí)驗(yàn)材料，成為限制分子機(jī)制研究的主要瓶頸。因此構(gòu)建西瓜果肉硬度和酸味性狀的近等基因系材料就顯得尤為重要，將為其分子機(jī)制的研究奠定重要基礎(chǔ)。本研究通過連續(xù)高代回交再自交的方法獲得了與輪回親本只在目標(biāo)性狀上有差異的近等基因系試驗(yàn)材料。2.1 材料和方法2.1.1 試驗(yàn)材料親本試驗(yàn)材料 203Z 為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所多倍體西瓜課題組經(jīng)過多代自交的西瓜栽培品系（C. lanatus subsp. vulgaris）（圖 2.1A），果皮淺綠色，有條紋，果肉紅色，質(zhì)地疏松，硬度大小平均值為1.0 kg/cm2，果實(shí)中心可溶性固形物含量平均值11.5%，pH平均值5.76；PI271769為由美國引進(jìn)的非洲野生西瓜（C. lanatus subsp. lanatus）（圖 2.1B），果皮和果肉均未白色，果肉堅(jiān)硬，硬度平均值為 6.3 kg/cm2，果實(shí)中心可溶性固形物含量平均值 4.0%，pH 平均值 4.52。

35 個(gè)循環(huán)；最后 72℃延伸 8 min，4℃冰箱保存。擴(kuò)染后拍照進(jìn)行帶型統(tǒng)計(jì)，與輪回親本 203Z 一致的帶型記為 A，兩親本均有的帶型記為 H。 次的平均值，采用 SPSS 16.0 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分行世代基因型分析。物的篩選色體上均勻分布的 185 對 SSR 引物（Guo et al., 2013PI271769 及 F1代進(jìn)行多態(tài)性篩選（圖 2.2），結(jié)果發(fā)現(xiàn)性差異，多態(tài)率為 52.4%，且多為共顯性標(biāo)記，說明兩

圖 2.5 BC7F1世代單株 1-6（硬果肉）基因型分析Fig. 2.5 Genotype analysis of 1-6 line（hard flesh）in BC7F1generation注： ：203Z 基因組， ：含有供體親本片段的雜合基因組Note: : 203Z genome, : The hybrid genome containing donor parental fragments2.2.5 BC7F1酸果肉西瓜單株 3-10 基因型分析選擇BC7F1世代西瓜果實(shí)酸味株系中的其中一個(gè)酸果肉的單株3-10進(jìn)行基因型分析（圖2.6），可以發(fā)現(xiàn)：在西瓜的第 6 染色體上存在 2 條不同長度的來源于供體親本 PI271769 的外源片段，長度分別為 3.65 cM 和 5.05 cM,且為雜合片段，外源片段總長度為 8.7 cM,背景恢復(fù)率為 98.9%，而理論上 BC7世代背景恢復(fù)率為 99.2%。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 齊秀東;魏建梅;高海生;賈艷茹;張海娥;;梨果實(shí)發(fā)育軟化與果膠多糖降解特性的關(guān)系[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年15期

2 鄧佳;史正軍;王連春;吳海波;劉惠民;;鈣處理對葡萄柚果實(shí)細(xì)胞壁物質(zhì)代謝及其相關(guān)基因表達(dá)的影響[J];植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2016年02期

3 齊秀東;魏建梅;李永紅;;蘋果果實(shí)質(zhì)地軟化過程中碳水化合物代謝及其關(guān)鍵酶基因表達(dá)的變化[J];園藝學(xué)報(bào);2015年03期

4 周鶴瑩;張瑋;張卿;沈元月;秦嶺;邢宇;;森林草莓‘Ruegen’果膠裂解酶基因的克隆及熒光定量表達(dá)分析[J];園藝學(xué)報(bào);2015年03期

5 劉傳奇;高鵬;欒非時(shí);;西瓜遺傳圖譜構(gòu)建及果實(shí)相關(guān)性狀QTL分析[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年14期

本文編號：2850386