本文選題：蘋果　切入點：HPLC　出處：《中國科學院研究生院(武漢植物園)》2016年博士論文

【摘要】：蘋果(Malus domestica Borkh.)是世界上廣泛種植的經濟果樹之一�？扇苄蕴呛陀袡C酸的組分與含量是決定果實風味品質的重要因素。本論文中利用高效液相色譜法(HPLC)對蘋果資源成熟果實中的可溶性糖組分及蘋果酸的含量進行測定,并開展了酸度性狀的候選基因關聯(lián)分析研究,主要結果如下：1.構建了一個包含321份栽培種和43份野生種成熟果實的糖酸含量數(shù)據(jù)庫。蘋果果實中可溶性糖組分包括蔗糖、果糖和葡萄糖,其中,栽培種可溶性糖組分以蔗糖和果糖為主,而野生種可溶性糖組分以果糖和葡萄糖為主。蘋果有機酸組分以蘋果酸為主,野生種果實中蘋果酸的含量顯著高于栽培種,但總糖含量及總甜度在野生種與栽培種之間非常相似�？梢�,蘋果風味品質馴化過程中酸度選擇起著關鍵作用。2.蘋果成熟果實中,蘋果酸含量與葡萄糖含量呈正相關,但與蔗糖含量呈負相關,這表明蘋果馴化過程中酸度選擇能夠引起果實可溶性糖組分含量的變化。3.控制蘋果果實酸度的一個主效QTL位于第16號連鎖群的Ma(Malic acid)區(qū)間,通過區(qū)間關聯(lián)分析研究發(fā)現(xiàn)一個編碼鋁誘導的蘋果酸轉運體(ALMT)的Ma1基因是Ma位點候選基因。Ma位點包含兩個等位基因：Ma1和ma1。Ma1定位于液泡膜上,其在酵母中異源表達能顯著提高細胞中蘋果酸的積累,這表明Ma1可作為液泡膜上的蘋果酸鹽通道而促進果實有機酸積累。但ma1基因由于最后一個外顯子發(fā)生了G→A的單堿基突變,造成終止密碼子提前(少了84個氨基酸),編碼的不完整蛋白定位于細胞質膜上,不能行使液泡膜上蘋果酸鹽的轉運功能,不利于有機酸的積累,導致低酸性狀的形成4.為分析Ma1基因同源基因對果實酸度存在的潛在影響,對蘋果鋁誘導的蘋果酸鹽轉運體基因家族成員進行了分析,發(fā)現(xiàn)該基因可分為三個亞家族,其中Ma1基因屬于ALMTII亞家族成員。開發(fā)了所有ALMTII亞家族成員的分子標記,并開展了候選基因關聯(lián)分析,結果表明除Ma1基因與蘋果成熟果實中蘋果酸含量具有顯著相關性外,其他同源基因與果實酸度均不存在顯著相關性。5.對蘋果資源Ma位點基因型進行了分析,結果表明,栽培蘋果Ma1Ma1基因型頻率較低,而野生蘋果該基因型頻率較高,這表明蘋果果實酸度馴化可能與Mal基因的選擇有關。此外,研究還發(fā)現(xiàn)Ma位點基因型相同的不同資源成熟果實中蘋果酸含量仍有較大的變異,這表明Mal基因并不是決定蘋果果實酸度的唯一遺傳因子。上述研究不僅為蘋果果實風味品質遺傳改良提供了理論依據(jù)和材料保障,而且也為果樹等作物數(shù)量性狀基因的發(fā)掘提供了新的思路。
[Abstract]:Malus domestica Borkh. is one of the most widely planted fruit trees in the world. The composition and content of soluble sugar and organic acid are important factors to determine the quality of fruit flavor. The contents of soluble sugar and malic acid in ripe fruits were determined. The main results are as follows: 1. A database of sugar and acid contents of 321 cultivated species and 43 wild mature fruits was constructed. The soluble sugar components in apple fruits include sucrose. Fructose and glucose, the soluble sugar components of cultivated species were mainly sucrose and fructose, while those of wild species were fructose and glucose. The content of malic acid in wild fruit was significantly higher than that in cultivated species, but the total sugar content and total sweetness were very similar between wild and cultivated species. It can be seen that acidity selection plays a key role in the process of apple flavor quality acclimation. Malic acid content was positively correlated with glucose content, but negatively correlated with sucrose content. This indicated that the selection of acidity during apple acclimation could result in the change of soluble sugar content. 3. A major QTL controlling apple fruit acidity was located in the Ma(Malic acidregion of the 16th linkage group. By interval correlation analysis, it was found that the Ma1 gene encoding an aluminum-induced malate transporter was a candidate gene at Ma locus .Ma locus contained two alleles: Ma1 and ma1.Ma1, which were located on the vacuolar membrane. Its heterologous expression in yeast significantly increased the accumulation of malic acid in the cells, which indicated that Ma1 could promote the accumulation of organic acids in fruit as a channel of malate in vacuolar membrane. However, the ma1 gene had G due to the last exon. 鈫扵he single base mutation of A caused the termination codon to be prematurely (84 amino acids missing, the encoded incomplete protein was located on the cytoplasm membrane, and could not perform the function of transporting malate on the vacuolar membrane, which was not conducive to the accumulation of organic acids. In order to analyze the potential effect of the homologous gene of Ma1 gene on fruit acidity, the members of the malate transporter gene family induced by apple aluminum were analyzed, and the results showed that the gene could be divided into three subfamilies. Ma1 gene belongs to the ALMTII subfamily. Molecular markers of all ALMTII subfamily members were developed and candidate gene association analysis was carried out. The results showed that the Ma1 gene was significantly correlated with malic acid content in apple fruit. There was no significant correlation between other homologous genes and fruit acidity. 5. The Ma locus genotypes of apple resources were analyzed. The results showed that the frequency of Ma1Ma1 genotype in cultivated apple was lower than that in wild apple. The results suggested that the acidity acclimation of apple fruit might be related to the selection of Mal gene. In addition, the malic acid content in mature fruits with the same Ma locus genotype was still varied greatly. These results indicate that Mal gene is not the only genetic factor to determine the acidity of apple fruit, and this study not only provides theoretical basis and material guarantee for genetic improvement of apple fruit flavor quality. It also provides a new idea for the discovery of quantitative trait genes in fruit trees and other crops.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(武漢植物園)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S661.1

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本文編號：1672019