本文關(guān)鍵詞：桃硬質(zhì)型肉質(zhì)調(diào)控機制研究及果實成熟軟化相關(guān)miRNA發(fā)掘

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【摘要】：硬質(zhì)型桃因其獨特的肉質(zhì)特性而深受市場的喜愛,也為我們研究桃果實成熟軟化的機制提供了極佳的材料。迄今,對于桃果實成熟和果肉質(zhì)地調(diào)控分子機制的研究還嚴重欠缺,相關(guān)調(diào)控機理的研究還需進一步深入。本研究主要包括三個部分:以溶質(zhì)型油桃‘中油桃13號’和硬質(zhì)型油桃‘中油桃16號’為材料,研究乙烯合成途徑中關(guān)鍵催化酶ACS(1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合成酶)家族基因在桃果實發(fā)育和成熟過程中的表達模式及此基因家族對外源乙烯、生長素和低溫處理的響應(yīng)模式,分析其在桃果實發(fā)育和成熟過程中的作用;采用數(shù)字表達譜(DGE)分析硬質(zhì)型桃‘有名白桃’和溶質(zhì)型桃‘黃金蜜3號’桃果實成熟過程中生長素穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因的表達模式差異,篩選出控制硬質(zhì)型性狀的候選基因,并對關(guān)鍵候選基因進行了功能分析;采用高通量測序技術(shù)檢測miRNA在硬質(zhì)型桃和普通型桃果實成熟過程中的差異變化情況。主要研究結(jié)果如下:1桃果實生長發(fā)育和成熟過程中ACS基因家族的特征分析(1)桃基因組中共有6個ACS基因,分別命名為Pp ACS1~6。其中,Pp ACS1、PpACS4和Pp ACS5在果實生長發(fā)育過程中表達,Pp ACS1和Pp ACS4在成熟期表達而Pp ACS5只在幼果期表達。Pp ACS1在溶質(zhì)型桃S4時期特異高水平表達而在硬質(zhì)型桃中不表達。(2)檢測成熟果實中ACS基因家族部分成員對外源處理的響應(yīng)。生長素處理誘導(dǎo)‘中油桃13號’中Pp ACS1、Pp ACS4和Pp ACS5的表達升高,但這些基因?qū)σ蚁┨幚頍o反應(yīng)。(3)油桃中ACS基因家族的工作模式為:PpACS5負責(zé)系統(tǒng)I乙烯合成,Pp ACS1和Pp ACS4在系統(tǒng)I乙烯向系統(tǒng)II乙烯的過渡階段起作用,躍變型乙烯由PpACS1負責(zé)合成。2桃果實成熟階段生長素穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因的綜合分析(1)果實成熟階段生長素濃度測定及生長素穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因的數(shù)字表達譜(DGE)分析。在溶質(zhì)型桃果實躍變成熟階段生長素含量顯著增加,同期硬質(zhì)型桃果實中生長素含量始終維持很低的水平。DGE分析檢測到六個生長素穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因的表達模式與生長素積累模式完全一致。綜合考慮基因的功能,黃素內(nèi)加氧酶基因Pp YUC11可能調(diào)控了成熟階段桃果實IAA的積累。(2)YUC家族基因的表達模式分析。溶質(zhì)型桃果實S1~S4階段只能檢測到Pp YUC10和Pp YUC11兩基因的表達。其中,Pp YUC11僅在溶質(zhì)型桃S4時期的果肉中高水平表達。(3)Pp YUC11基因座位及附近共有12處多態(tài)性位點,第一個內(nèi)含子中的SSR位點在非硬質(zhì)和硬質(zhì)型材料中呈現(xiàn)有規(guī)律的分布:硬質(zhì)型桃品種的基因型為hd/hd,而非硬質(zhì)型品種的基因型為Hd/-。(4)多個品種S3至S4時期果實中,Pp YUC11表達、IAA含量、PpACS1表達、乙烯釋放量和果實硬度的協(xié)同變化。概括而言,Pp YUC11的表達模式、功能注釋、組織時空特異性表達和基因座位上硬質(zhì)型性狀連鎖位點的發(fā)現(xiàn)都表明它是控制桃果實硬質(zhì)型肉質(zhì)的重要候選基因。3桃果實成熟階段miRNA表達豐度的比較。為研究桃果實成熟過程中mi RNA及其靶基因的作用,以‘中油桃16號’和‘中油桃13號’果實成熟階段果肉為材料,構(gòu)建sRNA文庫并采用Solexa高通量測序。此階段共檢測到24個miRNA表達豐度存在差異,其中miR171b/z的豐度變化非常有趣:在溶質(zhì)型‘中油桃13號’中果皮中隨果實成熟躍變豐度劇烈上升,而在硬質(zhì)型‘中油桃16號’中果皮中的豐度很低且豐度隨果實成熟未發(fā)生變化,推測mi R171b/z參與桃果實成熟時的躍變過程,可能參與了乙烯或IAA路徑中的上下游環(huán)節(jié)。本研究為發(fā)掘桃果實成熟階段在轉(zhuǎn)錄后水平起調(diào)控作用的關(guān)鍵miRNA調(diào)控因子提供了研究基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S662.1
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本文編號：1298487