果實(shí)硬度是番茄重要的品質(zhì)性狀,與果實(shí)耐壓、耐裂、耐儲(chǔ)性密切相關(guān)。果實(shí)硬度作為復(fù)雜的數(shù)量性狀,受到多種因素的影響。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個(gè)果實(shí)硬度QTLs,但鮮有果實(shí)硬度基因被克隆。雖然生產(chǎn)中利用番茄成熟突變體可以通過(guò)延遲果實(shí)成熟提高果實(shí)硬度,但極大地?fù)p害了番茄口感和風(fēng)味。因此,克隆控制果實(shí)硬度的基因?qū)τ诟哂捕确训挠N選擇和改良利用具有重要意義。本研究以栽培番茄Moneymaker（MM）和櫻桃番茄LA1310（CC）為親本構(gòu)建的RILs群體為材料,利用全基因組關(guān)聯(lián)分析,挖掘了一個(gè)控制番茄果實(shí)硬度的關(guān)鍵QTL,qFIRM SKIN 1（qFIS1）。通過(guò)近等基因系（Near-isogenic Lines,NILs）,發(fā)現(xiàn)qFIS1通過(guò)影響果皮角質(zhì)層的厚度來(lái)調(diào)控果實(shí)硬度,對(duì)果實(shí)發(fā)育和成熟進(jìn)程以及糖、酸等風(fēng)味物質(zhì)的積累都沒(méi)有影響。利用近等基因系群體,將該位點(diǎn)定位于第10號(hào)染色體17.8kb的區(qū)間內(nèi),Solyc10g007570為果實(shí)硬度基因FIS1的候選基因。在MM中,該基因外顯子上一個(gè)堿基的插入,導(dǎo)致其編碼蛋白提前終止。利用CRISPR/Cas9獲得的該基因的突變株系和互補(bǔ)轉(zhuǎn)基因株系證明了該... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：111 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

番茄果實(shí)發(fā)育過(guò)程(GIOVANNONI,2004)

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文第一章緒論3木葡聚糖由木葡聚糖轉(zhuǎn)糖基酶(XETs)催化β-1,4-糖苷鍵斷裂，使木葡聚糖鏈縮短，使半纖維素解聚，細(xì)胞壁變保圖1-2細(xì)胞壁降解示意圖(PIRRELLOetal.,2009)Fig.1-2Schematicrepresentationofthecellwalldegradation(PIRRELLO,etal.,2009)多聚半乳糖醛酸酶(PG)是水解果膠的關(guān)鍵酶之一。PG將多聚α-1,4-半乳糖醛酸聚糖水解，引起果膠分子的多糖主鏈斷裂，可溶性果膠含量增加。前人已經(jīng)在番茄、草莓、香蕉等多種水果和蔬菜的果實(shí)中檢測(cè)到PG的活性，且發(fā)現(xiàn)這些果實(shí)的軟化均與PG活性呈正相關(guān)(XUEetal.,2006;葉志彪等.,1994;莊軍平等.,2009)。番茄正常成熟時(shí)硬度迅速下降，而PG活性迅速上升，而在番茄果實(shí)成熟突變體nor中，在果實(shí)成熟階段并未檢測(cè)到PG活性(KUMARetal.,2018)。研究發(fā)現(xiàn)，番茄果實(shí)中有三種PG的同工酶，其中PG1在果實(shí)成熟早期起主要作用，而PG2a和PG2b在果實(shí)成熟后期發(fā)揮關(guān)鍵作用。果膠甲酯酶(PME)的作用是水解果膠分子上修飾半乳糖醛酸的甲基，同時(shí)釋放出H+，降低了局部微環(huán)境的pH，激發(fā)多種細(xì)胞壁水解酶的活性，從而增加果膠分子的溶解度。有研究指出，PME的催化作用為PG發(fā)揮作用的前提。PME的活性隨著果實(shí)的成熟而有所增加(WANG,etal.,2018)。果膠裂解酶(PL)能切斷α-1,4-糖苷鍵使果膠大分子降解，此外，果膠裂解酶還可以使多聚半乳糖醛酸降解(MARIN-RODRIGUEZetal.,2002;WILLATS,etal.,2001)。果膠裂解酶(PL)首先在微生物中被發(fā)現(xiàn)，植物中最早在花粉中發(fā)現(xiàn)了PL的活性。PL能使花粉管細(xì)胞壁疏松，促進(jìn)花粉萌發(fā)(TANIGUCHIetal.,1995;WINGetal.,1990)。目前在多種水果果實(shí)成熟過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了PL酶活性。芒果中的PL特異的在成熟果實(shí)中表達(dá)，而在其他組織中不表達(dá)(CHOURASIAetal.,

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文第一章緒論5醇形成途徑被修飾成初級(jí)醇和蠟質(zhì)酯。烷烴可進(jìn)一步被中鏈烷烴羥化酶(MAH1/CYP96A15)催化，該酶可以氧化烷烴生成仲醇和酮(GREERetal.,2007)。角質(zhì)層組分在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(Endoplasmicreticulum,ER)上被合成后需要轉(zhuǎn)運(yùn)至質(zhì)膜(plasmamembrane,PM)上，再通過(guò)質(zhì)膜和細(xì)胞壁到達(dá)植物表面。角質(zhì)層組分穿過(guò)質(zhì)膜可以通過(guò)兩種機(jī)制：（1）通過(guò)質(zhì)膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)子CER5/ABCG12和ABCG11形成的同源或異源二聚體；（2）通過(guò)胞吐作用(KUNSTandSAMUELS,2003)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)位于PM上的糖基磷脂酰肌醇(GPI)-錨定脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白LTPG1和LTPG2參與角質(zhì)層蠟質(zhì)的分泌(KIMetal.,2012;KUNSTandSAMUELS,2003)，但是其分子機(jī)理仍不清楚。圖1-3果實(shí)表皮角質(zhì)單體和蠟質(zhì)組分的生物合成途徑(YEATSandROSE,2013)Fig.1-3Biosyntheticpathwaysforcutinmonomersandwaxconstituentsinthefruitepidermis(YEATSandROSE,2013)1.2.2.3番茄果實(shí)成熟過(guò)程中角質(zhì)層的變化角質(zhì)層的結(jié)構(gòu)和組分在番茄果實(shí)成熟過(guò)程中是不斷變化和積累的（圖1-4）。從番茄綠熟期到紅熟期過(guò)程中，盡管構(gòu)成角質(zhì)的長(zhǎng)鏈脂肪酸含量會(huì)減少，但三萜類物質(zhì)的增加彌補(bǔ)了這種減少，使得角質(zhì)含量基本不變。而蠟質(zhì)的含量在不斷積累，栽培番茄‘MicoTom’從綠熟期到紅熟期，蠟質(zhì)含量會(huì)不斷增加(LEIDEetal.,2007a)。角質(zhì)和蠟質(zhì)組分和含量的改變，最終影響了角質(zhì)層的結(jié)構(gòu)和厚度，從而影響果實(shí)硬度。此外，番茄果實(shí)成熟過(guò)程中多種類黃酮化合物在外果皮積累(VERHOEYENetal.,2002)，其中最主要的是柚皮苷查爾酮，大約占紅熟期外果皮干重的1%(MUIRetal.,2001)。柚皮苷查爾酮不僅使角質(zhì)層呈現(xiàn)橙色，而且賦予了角質(zhì)層一定的機(jī)械強(qiáng)度和韌性(ESPANAetal.,2014)。

【參考文獻(xiàn)】：
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