海南实生黄皮种质资源表型性状评价和酸味性状比较转录组研究

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黄皮[Clausena lansium(Lour.)Skeels]是我国南方一种特色的小众水果,因其风味十足,营养丰富,在南方水果市场具有重要的地位。海南是黄皮的产地之一,为了保护海南本地实生黄皮种质资源和深入挖掘控制酸味性状的调控基因及其功能,本课题在海南省海口市、文昌市、万宁市、儋州市、琼中黎族苗族自治县、白沙黎族自治县收集了60份实生黄皮种质资源,并测量32个主要表型性状及进行多样性分析、相关性分析、聚类分析与主成分分析。还从中挑选了2株较酸黄皮(YX-4、YX-10)与1株无酸黄皮(SGL-1),对黄皮不同阶段的花,果实进行转录组水平分析。本课题的开展对海南实生黄皮种质资源开发利用、黄皮酸味性状关键调控基因挖掘提供理论支持与参考。主要研究结果如下:(1)17个数量性状多样性分析结果表明,收集的60份实生黄皮的变异系数范围在10.43%~93.65%。变异系数大于10%则说明种质之间有较大差异,故60份实生黄皮种质资源之间差异较大。多样性指数范围在1.48~2.04,平均值为1.89。15个质量性状多样性的指数范围为0.6~1.76,其中多样性指数大于1的性状有8个。广泛的多样性指数进一步证明了种质资源之间的遗传多样性丰富。(2)相关性分析结果表明,性状之间极显著相关的有40对,表现为极显著正相关的有29对,其中相关性系数最大的是单果重与果皮重,相关性系数为0.894。极显著负相关的有11对,相关性系数最大的是果皮被毛与果皮光泽度,达到-1.0。性状之间显著相关的有39对,其中显著正相关的为21对,显著负相关的为18对。这表明许多性状之间存在着密切的关系。(3)聚类分析结果表明,60份实生黄皮种质资源被分成5类,类群Ⅰ包括14份种质资源,主要为圆球形果实。类群Ⅱ有7份种质资源,主要特征是种子数量少,可食率高。类群Ⅲ有12份种质资源,主要特征为果皮粗糙,果基呈浑圆形。类群Ⅳ包括17份种质资源,果实形状主要为椭圆形,种子多为肾脏形。类群Ⅴ有10份种质资源,特征为单果重量大,可溶性固形物含量高。(4)主成分分析结果筛选出特征值大于1.5的8个特征向量,主要包括单果重、种子宽、可滴定酸、果皮被毛、叶长、种子颜色、果顶形状、种子形状。这8个特征向量涵盖了黄皮果实主要组成部分的整体情况,可为黄皮新品种选育提供参考。(5)对无酸黄皮与较酸黄皮采集花苞、花、小果、绿果、转色期果、成熟果共54个样本进行转录组测序,获得354.45G原始数据,将原始数据进行质控分析与转录本组装,得到344.09G高质量数据,188543条Unigene。将所得Unigene进行数据库注释,每条Unigene都至少在一个数据库中得到了注释。(6)对柠檬酸合成相关基因进行筛选,最终得到4个关键基因:PK、PDH、MDH、CS。相较于无酸黄皮(SGL-1),促进柠檬酸合成的基因在较酸黄皮(YX-4、YX-10)的小果期都上调表达,说明较酸黄皮的柠檬酸合成相关酶在小果期有更高的活性,从而合成了更多的柠檬酸。对促进柠檬酸降解相关基因进行筛选,最终得到6个关键基因:ACL、PEPCK、Aco、IDH、ICL、GAD。无酸黄皮(SGL-1)的GAD基因相较于较酸黄皮(YX-4、YX-10)在小果期下调表达,其他促进柠檬酸降解相关酶基因大部分在小果期上调表达,说明无酸黄皮(SGL-1)主要通过ACL、Aco途径降解柠檬酸,且相关降解柠檬酸的酶活性较高,降解柠檬酸能力更强,这可能是导致无酸黄皮就没有酸味的重要原因。
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