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柑橘(Citrus L.)属于芸香科(Rutaceae)柑橘亚科(Aurantiodeae),在我国的栽种历史悠久,是国内栽培面积和产量最大的水果。果实是柑橘生产的核心,其大小影响产量和外观品质,一直是生产和研究关注的重点,也是现代柑橘育种的重要目标。但果实发育和大小为数量性状,受到众多因素影响,有一定研究难度,其遗传调控机制尚不清楚,更缺乏可资育种利用的调控基因或分子标记,为此我们利用培育多年的杂交分离群体开展了本项研究。本研究的分离群体为‘晚蜜2号’ב梨橙2号’F1代,总计94株材料,其中已结果的后代有59株。首先,结合本研究小组前期设计的COS和SSR引物,构建分离群体的遗传连锁图谱,同时对结果个体的果实生长发育全程进行测量和果实生长过程分析及遗传规律的分析,然后利用QTL定位获得调控柑橘果实大小和发育重要参数的QTL位点,结合公布的基因组挖掘相关候选基因。主要研究结果如下:1、遗传连锁图谱的构建。首先对本研究小组前期设计的COS标记进行分离检测,Join Map作图分析,发现有多个未入群的标记,且连锁群过多,因此在此基础上又增加部分SSR标记,构建更完善的柑橘遗传连锁图谱。该图谱共含有201个标记,10个连锁群,总长度为1194.5 c M,标记间平均距离约为5.9 c M。其中连锁群的主体标记与测序克力迈丁Scaffold顺序号存在高度一致性。以亲本晚蜜2号和梨橙2号的拼音首字母缩写及测序克力迈丁Scaffold顺序号命名为WL1~WL9,而标记9系列在标准作图分析过程中不能自然连锁在同一连锁群上,而是分别连锁成两个连锁群,本文则将其分别命名为WL9-1和WL9-2。2、作图群体果实大小相关性状测定和分析。(1)果重(fruit weight,FW),群体平均值为161.00 g,变异范围为82.90~266.02 g,分布符合正态分布;双亲的FW分别为194.05 g和238.60 g,亲中值为216.33 g;群体平均值低于亲中值,但后代FW变异大,出现明显高于或低于亲本的个体,杂交育种改良空间比较大。(2)横径(transverse diameter,TD),群体平均值为7.25 cm,变异范围为5.41~9.52 cm,分布符合正态分布;双亲的TD分别为8.08 cm和7.57 cm,亲中值为7.83 cm;群体平均值低于亲中值,后代TD出现了明显高于或低于亲本的个体,杂交育种改良空间比较大。(3)纵径(longitudinal diameter,LD),群体平均值为6.28 cm,变异范围为4.56~8.56 cm,分布符合正态分布;双亲的LD分别为6.53 cm和8.50 cm,亲中值为7.51 cm;群体平均值低于亲中值,但后代LD变异大,出现明显低于亲本的个体,杂交育种改良有一定空间。(4)果形指数(fruit shape index,FSI),群体平均值为0.87,变异范围为0.73~1.01,分布符合正态分布;双亲的LD分别为0.81和1.22,亲中值为0.97;群体平均值低于亲中值,但后代FSI变异大,出现低于亲本的个体,杂交育种改良有一定空间。3、柑橘果实大小相关性状的相关性分析。相关性分析结果显示:FW分别与TD、LD呈极显著正相关,相关系数分别为0.824和0.835,与FSI不相关。TD与LD呈极显著正相关,相关系数为0.756,与FSI不相关。LD与FSI呈显著正相关,相关系数为0.439。表明FW、TD和LD有非常密切的关系,从相关系数的大小看,FW与LD的相关性比TD的更高。而FSI只与LD之间有显著相关性,与FW和TD均无显著相关性。4、作图群体果实生长发育全程分析。运用Logistic模型(y=a/(1+be-kx))进行拟合分析,绘制果实生长曲线图。分析发现,所有测试个体在花后50天-274天(DAF50-274)生长阶段的果实生长数据都能较好拟合,决定系数>0.93。通过计算生长曲线的拐点(lnb/k,a/2),得到DAF92-106是作图群体果实生长的转折期,在该时间段之后生长速度由快转慢。再通过生长量变化分析,发现作图群体在DAF50-92期间快速增长,DAF106-232期间减缓增长,DAF246-274期间几乎不生长。5、柑橘果实大小相关性状和发育动态参数的QTL分析。运用Map QTL6.0分析软件,采用区间作图法(Interval Mapping,IM)对柑橘果实大小相关性状和柑橘果实TD和LD生长曲线的a,b,k参数进行QTL定位,b值LOD值低于2.0,未进行相应定位分析。再采用多重区间作图法优化,两者检测结果一致,结果如下:(1)与柑橘FW相关的QTL。在LOD≥4.39的条件下,共检测到4个QTLs,3个分布在WL3上,命名为qtl3.1(FW)、Lc SSR130(FW)和qtl3.2(FW),贡献率分别为34.4%、34.1%和30%。1个分布在WL8上,命名为qtl8.1(FW),贡献率为26.7%。(2)与柑橘TD相关的QTL。在LOD≥2.59的条件下,共检测到5个QTLs,其中4个QTLs分布在WL8上,命名为Lc SSR120(TD)、qtl8.1(TD)、COSC8-8(TD)和qtl8.2(TD),贡献率分别为24.2%、22.1%、19.6%和16.8%。1个QTL分布在WL3上,命名为Lc SSR130(TD),贡献率为18.3%。(3)与柑橘LD相关的QTL。在LOD≥3.8的条件下,共检测到3个QTLs,均分布在WL8上,命名为qtl8.1(LD)、qtl8.2(LD)和qtl8.3(LD),贡献率分别为24%、23.7%和23.6%。(4)与柑橘TD-a相关的QTL。在LOD≥3.35的条件下,共检测到1个QTL,位于WL7上,命名为COSC7-9(TD-a),贡献率为23%。(5)与柑橘TD-k相关的QTL。在LOD≥2.88的条件下,共检测到1个QTL,位于WL7上,命名为COSC7-5(TD-k),贡献率为20.2%。(6)与柑橘LD-a相关的QTL。在LOD≥3.65的条件下,共检测到4个QTLs,均位于WL3上,命名为Lc SSR124(LD-a)、qtl3.1(LD-a)、COSCS3-38(LD-a)和COSC3-2(LD-a),贡献率分别为27.8%、25.1%、24.8%、24.6%。(7)与柑橘LD-k相关的QTL。在LOD≥2.63的条件下,共检测到3个QTLs,均位于WL8上,命名为qtl8.1(LD-k)、qtl8.1(LD-k)和COSC8-10(LD-k)贡献率分别为19.4%、19.3%和18.6%。6、果实大小相关QTL所在区域的基因分析。以QTL所在的分子标记或区间两侧的分子标记序列,选择C.clementina为参考基因组,在phytozome网站进行Blast分析,对标记所界定的基因组区间内的编码基因进行功能注释查询,初步挖掘到一批可能与柑橘果实发育有关系的功能基因。再选择LOD值和贡献率较高,在果重和纵横径QTL定位中均出现的候选基因开展进一步分析。发现临近COSC8-6标记有GATA转录因子和生长素响应因子(ARF),它们的注释功能均与植物生长发育相关,而Lc SSR130的功能注释为GDSL酯酶(GDSL ESTERASE),该基因与木聚糖的脱乙酰化有关,影响次生细胞壁的分型,这些功能可能确实能对柑橘果实大小和单果重产生影响。综上所述,本研究通过对分离群体的连锁图谱构建和果实性状的连锁分析,锁定了一批可能与柑橘果实发育和大小相关的QTLs和分子标记,相关的分子标记和功能基因将为柑橘果实大小的遗传改良提供分子辅助育种工具和理论参考。