本文選題：紅花草莓　切入點：種質創(chuàng)新　出處：《沈陽農業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：紅花草莓(Red-flowered strawberry)是草莓家族的新成員,為屬間雜種,紅花性狀是從開紅花的沼委陵菜(Potentilla palustris)通過遠緣雜交手段導入到開白花的栽培草莓(Fragaria×ananassa)中的。紅花草莓是一種新型的觀賞兼食用的草莓,可用于園林綠化和盆栽觀賞,其花紅、果紅,具有很高的觀賞價值和經濟價值。本研究以課題組自育的紅花草莓品種‘粉佳人’、‘俏佳人’、‘粉公主’和草莓栽培品種‘哈尼’以及12x白花、香味濃郁、且抗寒的優(yōu)異種間雜種材料‘YHl5-10’為試材,利用常規(guī)雜交育種和倍性育種的方法,對現(xiàn)有的紅花草莓品種進行種質創(chuàng)新,使其在花色、花大小、果實品質和抗寒性等方面得到改良,并對雜交后代進行花色與花瓣色素含量遺傳分析、利用HPLC-MS方法對花瓣類黃酮種類和含量進行定性和定量分析、利用轉錄組測序技術和實時熒光定量方法挖掘與紅花草莓花色形成的相關基因,從而探討紅花草莓花色形成的分子機理,為人工的調控花色、紅花草莓新花色品種選育具有重要的理論和實際意義,主要結果如下：利用紅花草莓品種‘粉公主’和‘俏佳人’與草莓栽培品種‘哈尼’進行回交,可以改良紅花草莓的果實大小和品質,為培育大果的紅花草莓品種奠定基礎。試驗結果表明,大部分回交后代的植物學性狀發(fā)生了廣泛分離,且廣義遺傳力均很高(H20.85),表明回交群體后代的性狀變異主要是由親本的遺傳引起的；回交群體的后代花色出現(xiàn)了不同程度的分離,主要介于父母本的花色之間；大部分回交后代的果實性狀顯著優(yōu)于紅花草莓親本。‘粉公主’與‘哈尼’的回交后代群體中,分別約有6.67%的平均單果重和20.00%固形物含量顯著高于高親的‘哈尼’(P0.05)；同時,篩選出多個大果且品質優(yōu)紅花草莓株系。以上結果表明,利用紅花草莓品種與草莓栽培品種進行回交,可以有效的改良紅花草莓的果實性狀。利用紅花草莓品種‘粉公主’、‘俏佳人’和‘粉佳人’進行雜交,可以改良紅花草莓的花色,獲得顏色鮮艷的紅花草莓新種質。試驗結果表明,雜交后代花色發(fā)生顯著分離,花色一直從近白色變化到紅色,主要集中分布在粉色與紅色之間,淺粉色的后代很少�！酃鳌c‘俏佳人’的后代中獲得了少量的開紅色花的后代,約占整體的3.80%,這對于我國紅花草莓品種的改良具有重要的意義,之前獲得的多為粉色花,最多可達深粉色。很多株系的花色出現(xiàn)花瓣基部色深現(xiàn)象,且個別株系的花瓣重瓣現(xiàn)象明顯；雜交后代的果實均較小,粉公主×俏佳人的后代中,只有3.33%的平均單果重顯著高于高親的‘俏佳人’,還有一些后代不育。同時,也篩選了一些花色鮮艷和果實品質優(yōu)良的株系。以上結果表明,選擇花色鮮艷的紅花草莓用于親本進行雜交,可以改良紅花草莓的花色,有效地提高觀賞性。利用紅花草莓品種‘粉公主’、‘俏佳人’與12x優(yōu)異種間雜種‘YHl5-10’(花大、果實芳香、抗寒)進行倍性育種,可以獲得高倍體的紅花草莓新種質,并提高紅花草莓的抗寒性。試驗結果表明,倍性育種正反交的結實率顯著不同,以低倍性的紅花草莓品種(斷)做母本時,雜交結實率高,易獲得雜交后代；粉公主×YHl5-10的后代中,分別約有33.33%的花直徑和13.33%的可溶性固形物含量顯著的高于高親的‘YHl5-10’；細胞學研究表明,大部分雜種后代的倍性為十倍體(2n=10x=70),還有其他倍性出現(xiàn),包括：八倍體(2n=8x=56)、九倍體(2n=9x=63)、十一倍體(2n=1lx=77)、十二倍體(2n=12x--84)和十三倍體(2n=13x=91),創(chuàng)造了豐富的倍性試材；同時,篩選了一些花大、果實品質優(yōu)且具有強烈麝香風味的高倍體雜交后代；對雜交后代及親本進行半致死溫度的測定,分析抗寒性。結果表明,粉公主×YHl5-10的雜交后代中,約有76.4%的抗寒性顯著的高于紅花草莓親本‘粉公主’。以上結果表明,通過倍性育種獲得高倍體的紅花草莓新種質,可以提高紅花草莓的觀賞特性和果實品質,而且‘YHl5-10’作為親本,可以有效地改良紅花草莓的有抗寒性。應用目視測色、比色卡和色差儀三種方法對紅花草莓的雜交后代及親本進行花色測量,可分為白色、淺粉色、粉色、深粉色和紅色五種花色。通過顯色反應和紫外-可見光譜初步分析紅花草莓雜交后代花瓣的成色物質。結果表明,紅花草莓花瓣的成色物質有花青素苷和黃酮類色素,不含有類胡蘿卜素；分別對3個組合的雜交后代(粉公主×哈尼、俏佳人×哈尼和粉公主×俏佳人)的花色和花瓣色素含量進行遺傳分析。結果表明,紅花草莓雜交后代的花色遺傳為少數(shù)基因控制的質量性狀,色素含量遺傳為多基因控制的數(shù)量性狀；利用高效液相色譜-電噴霧離子化-質譜(HPLC-ESI-MSn)對不同花色的紅花草莓雜交后代的花瓣中類黃酮的組分進行定性和定量分析。結果表明,紅花草莓花瓣中共檢測到7種花青素苷,分別為飛燕草素3-0-(阿魏�；�)-葡萄糖苷(Dp3feG)、矢車菊-3,5-0-二葡萄糖苷(Cy3G5G)、矢車菊素3-O-(阿魏酰基)-葡萄糖苷(Cy3feG)、矢車菊素3-O-葡萄糖苷-5-O-甲酰葡萄糖苷(Cy3foG5G)、矢車菊素3-0-葡萄糖苷(Cy3G)、天竺葵素3-O-葡萄糖苷(Pg3G)和矢車菊素3-O-甲酰葡萄糖苷(Cy3foG),其中矢車菊素類花青素苷在紅花草莓花紅色形成中起到了關鍵作用,且雜交后代的白色花瓣中均檢測不到花青素苷；利用多元逐步回歸分析,紅花草莓的花色和花青素苷組成之間的相關性。試驗結果表明,紅花草莓花瓣的紅色程度主要受花青素苷Cy3G的影響,Cy3G是決定紅花草莓花色的主要成份,Cy3G的積累有利于紅花草莓花色變紅；并依據(jù)不同花色的紅花草莓雜交后代的類黃酮構成成份和含量進行分析,初步繪制了紅花草莓花色代謝模式圖。系統(tǒng)評估了紅花草莓花瓣中類黃酮代謝總通量的流動模式和不同支路的生產力,確定了紅花草莓雜交后代的不同程度的紅色花瓣形成過程中矢車菊素類衍生物的核心地位。利用高通量轉錄組測序技術,對紅花草莓雜交后代的紅色花瓣和白色花瓣進行轉錄組深度測序。共獲得了91835條無冗余unigenes,平均長度為717 bp,其中有47058條unigenes得到了基因的功能注釋和預測,幾乎滲透到整個生命活動的各個方面,構建了紅花草莓花瓣轉錄組數(shù)據(jù)庫；其中與Nr比對,注釋到了38288個unigenes,注釋最高頻出現(xiàn)的植物為森林草莓(F. vesca),占Nr結果的66.5%,同源性最高；與KEGG數(shù)據(jù)庫比對分析,12832個unigenes參與了32個代謝通路。其中參與代謝途徑的unigenes最多,共6446條,這些代謝途徑涉及到整個生命活動的各個方面；5000個unigenes在紅花草莓雜交后代的紅花和白花兩個文庫間存在顯著差異(Padj0.05),其中有3204個DEGs上調表達；有2375個DEGs參與了283條代謝途徑,其中最顯著富集的Pathway為適核糖體合成的(Ribosome),有92個DEGs;從紅花草莓雜交后代的紅花和白花轉錄組數(shù)據(jù)庫中,挖掘了與花色形成的所有相關基因,其中包括涉及了類黃酮合成、花青素合成、黃酮和黃酮醇合成等的120個結構基因,和75個MYB類轉錄因子與83個bHLH類轉錄因子�；诩t花草莓轉錄組注釋結果,利用qRT-PCR研究了所篩選的紅花草莓花色形成相關基因在不同花色的紅花草莓雜交后代花瓣中的轉錄水平變化,同時結合HPLC-MS技術鑒定和測量了不同花色的花瓣中類黃酮的種類與含量,推測了紅花草莓花色形成的機理。紅花草莓花瓣中F3'H基因的高表達以及DFR基因和ANS基因的底物特異性,導致流向矢車菊素衍生物的生物量增加,從而矢車菊素衍生物積累,成為紅花草莓花瓣中主要的花青素苷；由于FLS基因的競爭作用,導致不同比例的黃酮醇和花青素苷合成,影響了紅花草莓的不同紅色程度花瓣產生。同時,ANS基因、UFGT1基因和UFGT4基因可能是導致紅花草莓雜交后代的白色花瓣不能積累花青素苷的主要原因,又由于白色花瓣中DFR基因的低表達與FLS基因的強烈競爭,導致雜交后代白色的花瓣無法積累花青素苷。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S668.4
，

本文編號：1605111