番茄耐裂果基因Cr3a和Cr4a的精细定位

摘要

裂果是番茄栽培中经常出现的问题，番茄裂果会造成严重的经济损失。裂果一般发生在采收前果实的果皮和果肉上，此外，部分果实开裂发生在采收后阶段，其主要是由于储存条件的不适宜。果实的裂缝为昆虫和真菌提供入口，这大大降低了市场竞争力，同时出现裂纹后果实水分流失加快，致使其贮藏和运输时间缩短，降低外观品质。在生产中，均匀供应水分、调控土壤和空气湿度等可以在一定程度上减轻番茄裂果现象的发生，却很难从根本上解决问题。因此，定位和克隆番茄耐裂果基因对于加快中国耐裂果番茄育种进程具有重要意义。 潘那利番茄S.pennellii LA0716渐渗群体中的两个株系14h616和14h597，均以KR2R144为遗传背景但分别含有LA0716第3染色体和第4染色体的一个片段，并分别含有耐裂果基因Cr3a和Cr4a。本研究将14h616和14h597分别与KR2R144进行杂交后再多代自交构建耐裂果基因Cr3a和Cr4a的亚渐参系群体，通过对亚渐参系群体进行表型鉴定与遗传分析，对Cr3a和Cr4a耐裂果基因精细定位，同时通过研究耐裂与不耐裂果实果皮角质层厚度、表皮细胞层数、果实硬度以及果实的含水量，以明确基因Cr3a与番茄耐裂果性的关系。主要研究结果如下: 1.将渐渗系14h616和14h597分别与KR2R144杂交后再连续自交，从F2代开始在苗期利用分子标记检测筛选出含野生潘那利番茄染色体片段更短的单株。利用分子标记分别对14h616和14h597与KR2R144杂交后自交的第三代、第四代、第五代、第六代和第七代亚渐渗系分离群体进行遗传分析，筛选出在渗入片段上基因型分别与耐裂果和易裂果亲本相同的单株各12株，基因型为杂合的单株12株，构成Cr3a和Cr4a的亚渐渗系群体，并用筛选出含有耐裂果基因Cr3a和Cr4a株系与易裂株系用于生理实验。 2.耐裂与不耐裂果实果皮角质层厚度、表皮细胞层数、果实硬度以及果实的含水量的研究结果表明，含有耐裂果基因Cr3a番茄和易裂番茄每个生长时期的果皮角质层厚度以及表皮细胞层数与大小间均没有显著性差异，红熟期果实果皮的硬度间也没有显著性差异，而Cr3a番茄的果实含水量显著低于易裂番茄，其中，绿熟期的果实含水量达到极显著性差异。含有耐裂果基因Cr4a番茄和易裂番茄红熟期的果实果皮硬度没有显著性差异，每个时期的果实含水量没有显著性差异，果实表皮细胞层数与细胞大小之间也没有显著性差异，但绿熟期Cr4a番茄与易裂番茄的果皮角质层厚度间有极显著性差异，含有基因Cr4a的番茄果皮角质层更厚一些。 3.遗传分析结果表明番茄耐裂对易裂为不完全显性。通过对后代鉴定群体基因型分析和表型鉴定，将耐裂果基因Cr3a定位于分子标记3-ZY75和3-ZY43约349kb范围内，耐裂果基因Cr4a定位于分子标记HP3365和HP613之间约1.99Mb范围内。 4.基因Cr3a的定位区段内检测到47个基因，对这47个基因分析，基因Solyc03g115420、Solyc03g115740、Solyc03g115750和Solyc03g115850合成的蛋白与和番茄裂果相关，重点列为基因Cr3a的候选基因。