本文關鍵詞：錦橙晚熟性狀機理探討及候選基因的鑒定

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【摘要】：果實的成熟是一個集糖酸代謝、細胞壁代謝、色素代謝、能量代謝等多種生物學途徑的復雜過程。目前,對于果實成熟的機理研究還不夠完善,特別是對于柑橘這種非躍變型水果的成熟機理研究較少。因此研究柑橘的成熟機理,從而有的放矢地選育柑橘早晚熟品種,以及從栽培上調整現有品種的成熟期,對于柑橘產業(yè)意義重大。錦橙晚熟芽變的發(fā)現,為我們研究柑橘成熟調控提供了有利材料。本文通過比較研究錦橙及其熟期芽變材料的果實在不同發(fā)育成熟時期中從生理生化到分子信號層面的差異,對于錦橙發(fā)育成熟過程中的變化有了較全面的了解,并且鑒定出多個柑橘發(fā)育成熟相關代謝途徑及關鍵基因。主要研究結果如下:1.果實糖酸品質方面:錦橙果實發(fā)育成熟過程中,總的可溶性固形物含量、蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量、維生素C含量、單果重及果皮色澤指數都呈現逐漸上升的趨勢至完熟后下降;而總的可滴定酸、檸檬酸和奎寧酸的含量則呈現逐漸下降的趨勢,并且在果實成熟中期,晚熟錦橙果實中的檸檬酸含量明顯較普通錦橙果實中的高;特殊的是蘋果酸含量的變化趨勢表現為果實開始轉色后逐漸上升至快完熟時逐漸下降。2.內源激素方面:錦橙果實發(fā)育過程中,脫落酸在果實中的含量最高,其變化趨勢為“M”字型,在果實剛開始轉色和快完熟時含量最高;茉莉酸含量較低,總體呈逐漸下降的趨勢,不過在發(fā)育成熟前期晚熟錦橙果實中的茉莉酸含量明顯高于普通錦橙果實;生長素含量最低,并且呈現先逐漸下降待果實完全成熟時稍微上升的趨勢。3.基因表達方面:重點分析了蔗糖、脫落酸、茉莉酸代謝及信號轉導通路中關鍵基因在錦橙果實不同發(fā)育成熟期的表達量變化趨勢。蔗糖合成關鍵基因為Cs SPS和Cs SUS,二者分別在果實成熟前期和后期發(fā)揮作用,前者主要與果實轉色后蔗糖含量的上升相關,后者主要與果實中的葡萄糖含量及果糖含量的變化趨勢相關;大多數脫落酸信號轉導途徑相關基因的表達量變化趨勢整體表現為隨著果實成熟不斷上升,揭示了脫落酸在甜橙果實成熟過程中發(fā)揮正調控作用;果肉中茉莉酸合成相關基因的表達量變化趨勢與內源茉莉酸含量變化趨勢不一致,說明在錦橙果實成熟過程中茉莉酸的合成還會受到其它因素的影響,而果實成熟后期茉莉酸信號轉導途徑中的關鍵基因的表達量逐漸上升,說明茉莉酸信號轉導途徑參與了果實的成熟調控過程。此外,這三個通路中有很多基因有著相近的表達模式。4.轉錄組分析方面:重點分析了普通錦橙及其晚熟芽變果實在轉色初始時果肉中的整體轉錄組差異,共找到13,412個差異Unigene,主要集中于代謝途徑、植物-病原菌相互作用、剪接體、植物激素合成和類苯基丙烷合成5個途徑。差異表達的轉錄因子主要集中于Myb、AP2/ERF、MADS-box和WRKY四大家族。此外,隨著果實不斷成熟,它的整體轉錄水平反而下降。5.錦橙轉錄組的SSR分布:在所檢測的所有unigene中約11%的序列含有SSR位點,其中主要重復類型依次為單核苷酸、三核苷酸和二核苷酸重復類型;主要重復基序依次為A/T、AG/CT和AAG/CTT。6.SSR分子標記的開發(fā):根據含有SSR位點的正向差異基因序列設計特意引物52對,其中33對能在臍橙、i*柑和寬皮橘中獲得清晰的目的條帶,說明本次開發(fā)的SSR引物在柑橘相近種間具有可轉移性;18對在16個熟期差異柑橘品種中獲得多態(tài)性條帶;多態(tài)性信息指數最高的unigene為TCP家族成員,其在柑橘果實不同發(fā)育成熟期差異表達,并且其啟動子區(qū)存在多種植物激素調控元件。綜上所述,錦橙的晚熟芽變致使果實發(fā)育過程中多個代謝途徑相關基因以及產物含量都發(fā)生了變化,不僅證明果實成熟是個復雜綜合的過程,也說明該芽變處于調控網絡的上游或者交叉點上,雖然找到這個關鍵點很難,但是在尋找的過程中發(fā)現許多與果實成熟調控相關的途徑和基因,為研究果實成熟提供了新的依據和基礎。同時新開發(fā)的分子標記為柑橘遺傳圖譜構建、不同品種親緣關系分析及分子標記輔助育種提供了新的工具。
【關鍵詞】：柑橘 果實成熟 RNA-seq 植物激素 TCP
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S666.4
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 縮略詞表12-13
• 第一章 前言13-23
• 1 課題的提出13-14
• 2 前人研究進展14-22
• 2.1 芽變與果實成熟14-15
• 2.2 果實成熟機理研究進展15-20
• 2.2.1 果實成熟相關組學方面研究進展15-16
• 2.2.2 果實成熟相關果實品質研究進展16-17
• 2.2.3 果實成熟相關轉錄因子及小RNA研究進展17-19
• 2.2.4 果實成熟相關植物激素研究進展19-20
• 2.3 轉錄組測序與SSR分子標記開發(fā)20-22
• 2.3.1 轉錄組測序的研究進展20-21
• 2.3.2 基于新一代測序技術的SSR分子標記的開發(fā)及應用21-22
• 3 本研究的目的和內容22-23
• 第二章 錦橙及其晚熟芽變果實成熟過程中內外品質比較分析23-55
• 1 引言23
• 2 材料與方法23-39
• 2.1 實驗材料23-26
• 2.1.1 植物材料23-24
• 2.1.2 主要生化試劑及實驗儀器24-26
• 2.2 試驗方法26-39
• 2.2.1 砧木遺傳背景鑒定26-31
• 2.2.2 果實外觀品質測定31
• 2.2.3 果實內在品質測定31-35
• 2.2.4 果實成熟相關基因表達譜測定35-39
• 3 結果與分析39-50
• 3.1 普通錦橙及其晚熟芽變砧木遺傳背景分析39-40
• 3.2 錦橙及其晚熟芽變果實外觀品質分析40-41
• 3.2.1 果實色澤參數測定40-41
• 3.2.2 單果重及果形指數測定41
• 3.3 錦橙及其晚熟芽變果實內在品質分析41-45
• 3.3.1 果實常規(guī)品質分析41-43
• 3.3.2 果實可溶性糖酸含量分析43-45
• 3.3.3 果肉中內源ABA，JA及IAA含量分析45
• 3.4 果實成熟相關基因表達譜分析45-50
• 3.4.1 果實成熟過程中蔗糖合成及信號轉導途徑關鍵基因表達譜分析.3345-46
• 3.4.2 果實成熟過程中ABA合成及信號轉導途徑關鍵基因的表達譜分析46-47
• 3.4.3 果實成熟過程中JA合成及信號轉導途徑關鍵基因表達譜分析47-50
• 4 討論50-55
• 4.1 錦橙果實發(fā)育成熟過程中的果實品質變化50
• 4.2 錦橙果實發(fā)育成熟過程中內源激素變化50-52
• 4.3 錦橙果實成熟過程中蔗糖，ABA和JA可能的互作模式52-55
• 第三章 錦橙及其晚熟芽變果實成熟早期轉錄組分析及SSR分子標記的開發(fā)55-98
• 1 引言55-56
• 2 材料與方法56-62
• 2.1 實驗材料56
• 2.2 試驗方法56-62
• 2.2.1 轉錄組測序56-58
• 2.2.2 錦橙轉錄組SSR分布58
• 2.2.3 SSR分子標記的開發(fā)58-61
• 2.2.4 qRT-PCR分析基因表達61
• 2.2.5 基因啟動子區(qū)順式作用元件分析61-62
• 3 結果與分析62-91
• 3.1 轉錄組測序62-74
• 3.1.1 轉錄組測序結果統(tǒng)計62-63
• 3.1.2 Unigene注釋63-66
• 3.1.3 差異表達基因分析66-74
• 3.1.4 qRT-PCR驗證74
• 3.2 錦橙SSR分布74-77
• 3.2.1 SSR位點搜索74-75
• 3.2.2 SSR重復基序長度及類型分布75-77
• 3.3 SSR分子標記的開發(fā)77-82
• 3.3.1 SSR引物的設計77-78
• 3.3.2 SSR引物的篩選78-79
• 3.3.3 SSR引物多態(tài)性評價及其應用79-82
• 3.4 熟期候選基因CsTCP2 分析82-91
• 3.4.1 CsTC2P基因在果實發(fā)育過程中的表達譜分析82-83
• 3.4.2 CsTCP2 基因及ABA，，JA合成及信號轉導途徑相關基因啟動子區(qū)順式作用元件分析83-91
• 4 討論91-98
• 4.1 錦橙果實成熟早期轉錄組水平91-92
• 4.2 基于轉錄組測序結果的柑橘SSR分子標記的開發(fā)及應用92-95
• 4.3 柑橘TCP2 功能探討95-97
• 4.4 后續(xù)研究設想及展望97-98
• 參考文獻98-118
• 圖版118-121
• 附錄Ⅰ 相關數據列表121-136
• 附錄II攻讀博士期間發(fā)表的論文136-137
• 致謝137-138

【參考文獻】

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本文編號：654259