论文部分内容阅读
果肉硬度和果实有机酸含量是决定西瓜果肉质地和果实风味等感官品质的重要因素,是由多基因控制的复杂数量性状。传统的生理与遗传学研究方法对复杂性状的遗传本质和分子调控机制研究存在一定的局限性,进一步明确西瓜果肉硬度和果实有机酸积累的关键调控因子,可以为西瓜品质育种提供理论与技术支持。本文以野生西瓜PI271769为供体亲本,栽培种西瓜203Z为轮回亲本,分子标记结合成熟果实的表型鉴定,通过连续回交和自交创制了果肉硬度和果实酸味的近等基因系材料。通过对西瓜果实发育期的RNA样品进行比较转录组分析,BSA-Seq结合构建的分离群体对西瓜果肉硬度和酸味性状的主效基因进行精细定位研究,获得的主要结果如下:1.创制西瓜果肉硬度和酸味性状的近等基因系。通过连续7代回交和4代自交,创制了有关西瓜果肉硬度的近等基因系HWF和果实酸味的近等基因系SW。与轮回亲本203Z相比,HWF果实有较高的果肉硬度,SW果实有较高的有机酸含量,除目标性状有明显差异外,其它生物学性状基本一致。2.西瓜果肉不同发育时期细胞壁物质成分含量的测定与比较转录组分析。测定软果肉的203Z和硬果肉的HWF果实发育4个关键时期的果实中的细胞壁物质成分含量,发现原果胶、纤维素、半纤维素和共价结合果胶的含量变化与果肉硬度变化趋势一致,随着果肉硬度的增大而增加,而水溶性果胶和离子型果胶的含量伴随着果肉硬度下降而持续增加。比较转录组分析发现果胶酯酶、糖基转移酶、纤维素合成酶、多聚半乳糖醛酸酶和木葡聚糖内糖基转移酶基因在不同果肉硬度的材料中差异表达,可能通过对果肉细胞壁物质成分含量的影响来调节西瓜果肉硬度大小的变化。3.西瓜果肉硬度主效基因的精细定位。在全基因组水平上筛选与西瓜果肉硬度紧密连锁的分子标记,结合BSA-Seq对西瓜果肉硬度的主效基因进行初步定位,在此基础上,通过构建BC7F3分离群体和衍生的F2次级分离群体,将该基因定位在西瓜6号染色体12780793-17658672的物理区间内,包含166个候选基因,其中木葡聚糖内糖基转移酶基因Cla004119和乙烯响应元件Cla004120在不同果肉硬度的材料中基因表达量差异显著,可能是控制西瓜果肉硬度的关键基因。4.西瓜果实不同发育期可溶性糖和有机酸含量的测定及比较转录组分析。测定203Z和SW果实发育过程中可溶性糖和有机酸的含量,发现果实中可溶性糖的含量前者稍高于后者,差异不明显;而有机酸的含量前者低于后者,差异显著。比较转录组分析发现蔗糖合成酶、蔗糖磷酸化酶及不溶性酸转化酶基因对西瓜果实中可溶性糖的积累与代谢具有重要作用,NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）依赖的苹果酸脱氢酶和铝诱导的苹果酸转运酶基因调控果实中苹果酸的积累,而柠檬酸合成酶基因决定了果实中柠檬酸的含量。5.西瓜果实酸味性状主效基因的精细定位。在BSA-Seq对西瓜果实酸味初步定位的基础上,通过构建BC7F2分离群体和衍生的F2次级分离群体,最终将该基因定位在西瓜6号染色体318 Kb（4529126-4855093）的物理区间内,含有28个候选基因,结合转录组数据分析,发现仅有Cla009218和Cla009226两个基因在不同果实酸味的材料中差异表达,可能对西瓜果实中有机酸的积累起决定作用。