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多酚是果品重要的营养品质,但较高的多酚含量会导致果实涩味和褐变,解析苹果果实多酚积累的分子机制,对于选育功能营养苹果和加工苹果新品种有重要的意义。随着分子标记技术的发展,使用多酚和褐变连锁分子标记进行早期辅助选择,将提高育种效率。为了研究苹果果实多酚的多样性,2012年和2013年共评价了20个种和10个种间杂种共计142份种质资源的16种多酚(没食子酸、对羟基苯甲酸、儿茶素、原花青素B1、绿原酸、咖啡酸、表儿茶素、原花青素B2、对香豆酸、间香豆酸、反式肉桂酸、二氢槲皮素、根皮苷、芦丁、杨梅苷和槲皮素)。各个多酚的平均含量为0.90、36.45、195.14、115.29、674.85、1041.31、3.22、6.83、0.51、76.09、6.71、1739.81、3.59、1.27、12.06和2.26μg/g(D.W.)。总酚浓度在各个种和各个种质间存在极显著差异,其中绿原酸和原花青素(儿茶素、表儿茶素、原花青素B1和原花青素B2)为果实的主要多酚,占总酚含量的88%以上,绿原酸和总酚含量的种内和种间变异系数分别为0.9342、0.7636和0.2386、0.2440,表明种内的多样性大于种间多样性。育种实践中采用Malus domestica品种间杂交有效。142份种质资源中,草原海棠和新野9号绿原酸含量最高,分别达到113.68和85.03μg/100g(D.W.),而高秋和红金绿原酸含量最低,分别为0.32和0.92μg/100g(D.W.),五峰山海棠母树和草原海棠原花青素含量最高,分别为170.98和91.84μg/100g(D.W.),红金和森林苹果绿原酸含量最低,分别为0.19和0.99μg/100g(D.W.)。低褐变的优异种质为美乐、红玉和美国8号。为了研究果实发育过程中多酚含量变化的机制,利用种质评价筛选出的13份主要多酚有差异的种质,在花后30、60、90、120、150天测定绿原酸、儿茶素、表儿茶素、原花青素B1和原花青素B2含量、LAR和ANR酶的活性、Md-LAR1、Md-ANR和Md-HCT17.2基因的表达。随着果实膨大,绿原酸、儿茶素、表儿茶素、原花青素B1和原花青素B2单位质量浓度和LAR和ANR酶的单位质量活性持续减少,而单果多酚含量和酶活增加或不变,相对与低多酚的种质,Md-LAR1、Md-ANR和Md-HCT17.2基因在高多酚种质的果实中显著上调表达。结果表明,果实多酚在积累的过程中随着果实膨大稀释效应明显。142份苹果种质资源果肉绿原酸和原花青素含量均与褐变度呈极显著正相关,相关系数分别为0.3018和0.4596。13份种质的不同发育时期果肉褐变度与绿原酸和原花青素含量相关系数分别为0.3615和0.3457均达到极显著水平。红玉×金冠杂交F1代群体544株,果实绿原酸、原花青素含量与果肉褐变度相关系数分别为0.2488和0.1704,均达到极显著水平。表明绿原酸和原花青素均为果肉褐变的主要诱因。在育种实践中选择高绿原酸,低原花青素的新品系,即具有强的抗氧化能力又不致引起涩味。使用Mapqtl软件和红玉×金冠杂交F1代群体198株2014年的果实多酚含量的表型数据,对果实多酚和褐变进行了QTLs定位,共定位了褐变、绿原酸、儿茶素、对香豆酸、根皮苷和原花青素B2含量QTLs22个,排列在红玉第5,15和16连锁群,金冠第11,14和17连锁群。其中在第17连锁群定位绿原酸和儿茶素的主效QTL,能解释表型变异的37.1%和45.3%。根据功能注释,在绿原酸主效QTL峰值附近存在与绿原酸合成密切相关的MdHCT基因MDP0000307780和MDP0000371737, MDP0000371737的表达量与绿原酸含量高低规律一致,且其编码区存在11处有义突变,推测该基因是果实绿原酸合成的关键候选基因。