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为从分子水平鉴定桃‘仓方早生’早熟芽变,探究‘仓方早生’及其早熟芽变果实生长发育过程中引起糖酸积累差异的分子机制。本试验以‘仓方早生’及其早熟芽变为试材,利用SSR分子标记技术,对二者的基因组DNA进行特异扩增,对差异序列进行克隆测序分析,测定了二者不同发育时期果实中糖酸含量,并对其蔗糖及苹果酸代谢相关基因的表达差异进行分析,选出变化趋势明显的相关基因并进行实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证其表达情况。主要研究结果如下:
1.‘仓方早生’及早熟芽变盛花期一致,早熟芽变果实发育期大约70d,‘仓方早生’大约90d,成熟期相差20d左右。果实发育前期,芽变比‘仓方早生’果实的横、纵、侧径略小,但差异不显著。在硬核期后至芽变果实成熟期,早熟芽变果实的横、纵、侧径则大于‘仓方早生’。二者果实发育进程的差异主要表现在硬核期,芽变比‘仓方早生’硬核期短。二者成熟果实的横、纵、侧径,单果重,硬度和可溶性固形物无显著差异。
2.与成熟相关的UDP96-003引物中芽变比‘仓方早生’少2条带。对差异序列进行了克隆测序分析,非编码区中芽变比‘仓方早生’增加了10个CA重复序列单元。经启动子预测芽变与‘仓方早生’非编码区CA重复序列位于启动子的TATA-box部分,二者在非编码区均存在参与脱落酸、MeJA、生长素反应及光响应等顺式作用元件。
3.‘仓方早生’及芽变果实发育过程中可溶性糖、有机酸含量的变化趋势整体一致,花后59d、71d,‘仓方早生’与芽变果实的蔗糖、苹果酸含量呈显著差异,尤其在花后59d,二者的可溶性糖、有机酸含量均差异显著,成熟果实中可溶性糖、有机酸的含量差异不显著。
4.RNA-seq数据分析及糖酸含量与基因表达相关性分析表明,‘仓方早生’及早熟芽变果实中蔗糖含量变化差异主要受PpSUS1、PpSPS1、PpTMT1-1和PpINV2表达影响,其中PpSUS1和PpTMT1-1表达量在果实发育过程中逐渐增加,与蔗糖含量变化趋势一致;在‘仓方早生’及早熟芽变果实中PpSPS1表达量与蔗糖含量呈显著正相关。苹果酸含量变化差异主要受PpMDH1-2和PpNADP-ME1表达影响,PpMDH1-2表达量在果实发育过程中逐渐下降,花后59d、71d时,早熟芽变中PpMDH1-2表达量显著低于‘仓方早生’。PpNADP-ME1表达量与苹果酸含量呈显著负相关性。PpPEPCK1、PpPEPCK2对苹果酸积累起辅助调控作用。筛选8个变化趋势明显的相关基因进行qRT-PCR验证。
1.‘仓方早生’及早熟芽变盛花期一致,早熟芽变果实发育期大约70d,‘仓方早生’大约90d,成熟期相差20d左右。果实发育前期,芽变比‘仓方早生’果实的横、纵、侧径略小,但差异不显著。在硬核期后至芽变果实成熟期,早熟芽变果实的横、纵、侧径则大于‘仓方早生’。二者果实发育进程的差异主要表现在硬核期,芽变比‘仓方早生’硬核期短。二者成熟果实的横、纵、侧径,单果重,硬度和可溶性固形物无显著差异。
2.与成熟相关的UDP96-003引物中芽变比‘仓方早生’少2条带。对差异序列进行了克隆测序分析,非编码区中芽变比‘仓方早生’增加了10个CA重复序列单元。经启动子预测芽变与‘仓方早生’非编码区CA重复序列位于启动子的TATA-box部分,二者在非编码区均存在参与脱落酸、MeJA、生长素反应及光响应等顺式作用元件。
3.‘仓方早生’及芽变果实发育过程中可溶性糖、有机酸含量的变化趋势整体一致,花后59d、71d,‘仓方早生’与芽变果实的蔗糖、苹果酸含量呈显著差异,尤其在花后59d,二者的可溶性糖、有机酸含量均差异显著,成熟果实中可溶性糖、有机酸的含量差异不显著。
4.RNA-seq数据分析及糖酸含量与基因表达相关性分析表明,‘仓方早生’及早熟芽变果实中蔗糖含量变化差异主要受PpSUS1、PpSPS1、PpTMT1-1和PpINV2表达影响,其中PpSUS1和PpTMT1-1表达量在果实发育过程中逐渐增加,与蔗糖含量变化趋势一致;在‘仓方早生’及早熟芽变果实中PpSPS1表达量与蔗糖含量呈显著正相关。苹果酸含量变化差异主要受PpMDH1-2和PpNADP-ME1表达影响,PpMDH1-2表达量在果实发育过程中逐渐下降,花后59d、71d时,早熟芽变中PpMDH1-2表达量显著低于‘仓方早生’。PpNADP-ME1表达量与苹果酸含量呈显著负相关性。PpPEPCK1、PpPEPCK2对苹果酸积累起辅助调控作用。筛选8个变化趋势明显的相关基因进行qRT-PCR验证。