基于转录组和QTL定位的葡萄果实质地候选基因挖掘及其功能分析

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youyanma
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果实成熟软化是一个非常复杂的生物学过程,有关其生理和分子机制一直是人们所关注和研究的热点问题。葡萄是典型的非呼吸跃变型果实,成熟软化的特征和机制与呼吸跃变型果实有所不同,并且葡萄不同品种在成熟过程中质地变化和软化特征也存在差异。目前有关葡萄果实成熟软化机制的研究还十分有限。本试验选用果实质地差异较大的‘红地球’和‘玫瑰香’2个葡萄品种为试材,研究了不同发育时期果实质地、内含物变化以及基因表达等方面的差异,并以‘红地球’和‘玫瑰香’创建杂交群体构建遗传图谱、进行果实质地性状的QTL定位。主要研究结果如下:1.通过对‘红地球’和‘玫瑰香’不同发育时期果实质地及内含物的研究发现:随着果实的成熟软化,果实内的原果胶被转化为可溶性果胶,果皮硬度、果肉硬度与原果胶含量呈极显著正相关,且脆肉‘红地球’中的原果胶含量一直高于软肉‘玫瑰香’,说明果实中果胶的降解程度可能是造成不同葡萄品种果实质地差异的重要原因之一。2.对葡萄果实样品进行转录组测序分析,共计获得124 Gb高质量的Clean Data,2个品种间共鉴定到4559个显著差异表达基因,其中包括302个转录因子,有21差异基因被富集在半乳糖代谢途径中,有27个差异基因被富集在戊糖和葡萄糖醛酸转换途径中。通过WGCNA分析及q PCR验证,Vv WAK,Vv GATL10基因高表达,可能阻碍了细胞壁降解,使‘红地球’葡萄果实维持硬脆质地,Vv PG,Vv PL,Vv PE,Vv XTH,Vv EXP,Vvβ-Gal和Vvb HLH基因高表达,直接或间接促进‘玫瑰香’葡萄细胞壁降解、果实软化。3.通过对‘红地球’ב玫瑰香’、‘红地球’ב金星无核’2个杂交群体果实质地的遗传分析看出,葡萄果皮硬度、果皮破裂距离、果肉硬度均表现出连续变异,属于多基因控制的数量性状,广义遗传力在0.73~0.97之间,葡萄果实质地主要受遗传因素影响。4.对‘红地球’ב玫瑰香’杂交组合的151株后代及亲本进行全基因组重测序,开发大量分子标记,构建了一幅含有2725个Bin标记(93,127个SNP标记)的高密度遗传图谱,图谱总长度为1613.17 c M,Bin标记间的平均遗传距离为0.59 c M。5.对葡萄果实质地3个主要指标进行QTL定位分析,成功在LG1,LG6,LG9,LG10,LG16,LG17,LG18连锁群上定位到15个QTL位点,解释的表型变异在14.2%到21%之间,结合前期转录组分析,筛选出2个与果实质地相关的候选基因,这些基因可能参与细胞壁降解,调控葡萄果实不同质地形成。
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