栽培环境对黄瓜果实风味品质遗传效应的影响与特征芳香物质含量变化的初步研究

摘要

黄瓜（Cucumis sativus.L.）是世界上栽培最普遍的一种瓜类蔬菜，也是我国栽培面积最大、种植范围最广的主要蔬菜作物之一。近年来，随着我国设施园艺的迅猛发展，大棚与日光温室栽培黄瓜的面积在不断扩大。我国北方设施黄瓜占设施面积的50％～60％，专业种植区甚至高达80％以上。但由于黄瓜品种不适宜、环境逆境和栽培管理水平较低等因素，导致果实风味品质下降的现象长期存在。黄瓜风味、营养价值的转劣变次，既不符合现代社会人们对生活质量和健康不断增长的要求，也严重削弱了其市场竞争力。目前无论是国内市场还是国际市场，黄瓜产品的竞争都由原来的商品性和价格竞争转向以优质、安全、卫生、低成本为主要内容的全方位竞争。
　　黄瓜风味品质一方面取决于糖、Vc、有机酸、单宁等非挥发性呈味物质，另一方面与其本身所含有的挥发性芳香物质密切相关。提高黄瓜的风味品质是黄瓜育种和栽培的重要目标。目前对黄瓜风味物质的研究仅限于测定方法、物质组成、栽培条件对其影响以及相关遗传特性等方面，缺乏对其代谢机理、遗传效应等方面的深入研究，未能从本质上解释黄瓜风味物质形成的分子机制。
　　本研究根据前期对现有黄瓜资源进行风味性状的筛选结果，通过配制双列杂交组合，根据加性-显性与环境互作的遗传模型，分析了在大棚和露地两种环境下黄瓜果实内5种可溶性糖、有机酸、可溶性固形物和5种主要芳香物质含量的遗传效应，预测了不同环境F1杂种优势的遗传表现;通过构建遗传群体，运用主基因-多基因混合遗传模型方法，开展了黄瓜果实中果糖、特征芳香物质（2E，6Z-壬二烯醛）和单宁含量等性状的遗传模型分析:通过比较研究，分析了黄瓜果实中特征芳香物质在不同品种、不同生育时期的变化规律;从与黄瓜特征芳香物质合成密切相关的LOX代谢途径入手，分析了控制2E，6Z-壬二烯醛合成的两个关键酶——9-LOX家族Csa007837和9-HPL家族Csa003557在黄瓜中的表达情况，克隆了浓香型品种EP326和淡香型品种DE843果肉中Csa007837和Csa003557基因。主要研究结果如下:
　　1、按双列杂交法配制杂交组合，根据加性一显性及其环境互作的遗传模型，分析了黄瓜果实内5种主要可溶性糖、有机酸及可溶性固形物含量的遗传效应。结果表明:5种可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的亲本和F1在大棚和露地两个环境中的表现并不一致，该结果预示着可能存在基因型与环境的互作;遗传方差分量分析表明，果糖、有机酸和可溶性固形物含量主要受加性效应的影响。遗传率分析表明:仅有果糖、有机酸和可溶性固形物含量存在普通狭义遗传率，且达到极显著水平;遗传相关分析表明，果糖和葡萄糖、蔗糖、麦芽糖含量的基因型和表现型相关呈显著或极显著正相关。
　　2、按双列杂交法配制杂交组合，分析了黄瓜果实内5种芳香物质的遗传效应。结果表明:2E-壬烯醛、辛醇和2E，6Z-壬二烯醛含量受加性和显性效应控制，壬醛、6Z-壬烯醛主要受加性效应控制，2E，6Z-壬二烯醛的加性×环境互作效应作用极显著。5种芳香物质含量的普通狭义遗传率、普通广义遗传率均达到了极显著水平;遗传相关分析表明，5种芳香物质间遗传相关达到极显著水平。并分析了部分组合的5种芳香物质含量在露地和大棚两种环境条件下杂种优势的遗传表现。
　　3、以黄瓜自交系EP326(P1)、DE843(P2)及其配制的F1、BC1、BC2、F2等6个世代为材料，利用主基因+多基因混合遗传模型对黄瓜特征芳香物质2E，6Z-壬二烯醛含量进行了遗传分析。结果表明:2E，6Z-壬二烯醛的遗传适合2对主基因控制的加性-显性-上位性遗传模型，控制2E，6Z-壬二烯醛含量的两对主基因都以加性效应为主，因此，对该性状的改良宜采用杂交育种的策略。
　　4.以黄瓜自交系EP326(P1)、科普二号(P2)及其配制的F1、BC1、BC2、F2等6个世代为材料，设置露地和大棚2个不同的栽培条件，运用主基因-多基因混合遗传模型方法研究黄瓜果实果糖含量的遗传规律，并估算遗传参数。结果表明:黄瓜果实果糖含量的遗传符合1对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传模型。主基因的加性效应值大于显性效应，而多基因的显性效应大于加性效应;环境变异对果实果糖含量的影响较大，在黄瓜品质育种实践中对果糖含量的选择宜在较高世代进行。
　　5、以DE843(P1)、EP326(P2)及其配制的F1、BC1、BC2、F2等6个世代，设置露地和温室2个不同的栽培环境，运用主基因-多基因混合数量性状遗传模型方法研究黄瓜果实单宁含量性状的遗传规律，并估算遗传参数。结果表明黄瓜果实单宁含量性状的遗传符合2对加性-显性主基因+加性-显性多基因遗传模型，其中第1主基因的加性效应值较大，多基因的加性、显性效应大于第2主基因的加性、显性效应。在两个不同栽培条件下，环境因素对果实单宁含量影响较大，说明通过改善栽培条件、优化栽培技术是可以较好的控制黄瓜单宁含量、改良果实品质。
　　6、选择8个黄瓜品种为试验材料，测定授粉后9天果肉中2E，6Z-壬二烯醛含量;以EP326、DE843为材料，测定其授粉后不同时期果肉中2E，6Z-壬二烯醛含量。结果表明:授粉9天后EP326果肉中2E，6Z-壬二烯醛含量最高，DE843含量最低;授粉后不同时期，EP326果肉中2E，6Z-壬二烯醛含量明显高于DE843;两个品种果肉中2E，6Z-壬二烯醛含量分别在随授粉后9d和12d达到高峰。
　　7、以EP326、DE843为试材，对5个9-LOX家族基因的表达变化进行了分析，结果表明:9-LOX家族的5个基因中，Csa007837主要在果肉中表达;两个品系果实中Csa007837基因表达量变化与2E，6Z-壬二烯醛含量变化趋势基本一致，但EP326果实中Csa007837基因表达量明显高于DE843;5个9-LOX基因表达量与2E，6Z-壬二烯醛含量在果实发育不同时期的相关性分析表明，Csa007837基因表达量与2E，6Z-壬二烯醛含量之间均呈显著性正相关;而其他四个9-LOX家族基因与其无相关性。试验表明，9-LOX家族基因中Csa007837在控制黄瓜果实芳香物质合成过程中可能起关键作用。

目录

摘要

缩略词表

第一章 文献综述

1 研究背景

2 黄瓜芳香物质的研究

2．1 黄瓜芳香物质的组成

2．2 芳香物质相关基因的研究进展

3 黄瓜果实糖含量研究

3．1 糖的积累

3．2 糖分对果实品质的重要性

4 数量性状遗传的研究方法

4．1 双列杂交分析

4．2 植物数量性状遗传体系分离分析

5 园艺作物主要品质性状遗传研究进展

5．1 可溶性固形物含量

5．2 可溶性总糖含量

5．3 可溶性单糖、双糖含量

5．4 抗坏血酸(Vc)含量

5．5 有机酸含量

5．6 可溶性总蛋白质含量

6．本研究的目的、意义

第二章 不同栽培环境下黄瓜果实可溶性糖、有机酸及可溶性固形物含量的遗传效应分析

1 试验材料和方法

1．1 试验材料

1．2 试验方法

1．3 测定内容和方法

1．4 统计方法

2 结果与分析

2．1 黄瓜亲本和F1果实可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的平均表现

2．2 果实可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的遗传方差分量及比值的分析

2．3 果实可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的遗传力分析

2．4 果实可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的遗传相关分析

2．5 杂交组合的可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的基因型值和杂种优势的预测

3 讨论

3．1 遗传效应与育种应用

3．2 果实可溶性糖、有机酸和可溶性固形物含量的相关分析

3．3 杂种F1强优组合的多代利用

第三章 不同栽培环境下黄瓜果实5种主要芳香物质含量的遗传效应分析

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 测定方法

1．3 分析方法

2 结果与分析

2．1 5种芳香物质含量的遗传方差分量及遗传方差分量比值分析

2．2 参试亲本5种芳香物质含量的遗传效应分析

2．3 5种芳香物质含量的遗传力分析

2．4 5种芳香物质含量的遗传相关分析

2．5 F1代5种芳香物质含量的基因型值和杂种优势预测

3 讨论

第四章 黄瓜特征芳香物质(2E，6Z-壬二烯醛)含量的遗传模型分析

1 材料与方法

1．1 实验材料

1．2 实验方法

2 结果与分析

2．1 2E，6Z-壬二烯醛含量在六个世代中的表现

2．2 主基因+多基因遗传分析

3 讨论

第五章 不同栽培环境下黄瓜果实果糖含量的主基因一多基因联合遗传分析

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 方法

2 结果与分析

2．1 果糖含量的次数分布

2．2 遗传模型的选择和适合性检验

2．3 遗传参数的估计

3 讨论

第六章 不同栽培环境下黄瓜果实单宁含量主基因—多基因联合遗传分析

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 方法

2 结果与分析

2．1 单宁含量的次数分布

2．2 遗传模型的选择和适合性检验

2．3 遗传参数的估计

3 讨论

第七章 黄瓜特征芳香物质含量变化的初步研究

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 取样的时间和方法

1．3 芳香物质含量的测定

2 结果与分析

2．1 不同品种间特征芳香物质含量比较

2．2 同一品种不同发育时期特征芳香物质含量比较

3 讨论

第八章 黄瓜脂氧合酶基因(LOX)的表达研究

1 材料与方法

1．1 试验材料

1．2 试验取材

1．3 芳香物质含量测定

1．4 基因表达

2 结果与分析

2．1 9-LOX家族基因组织特异性表达分析

2．2 9-LOX家族基因在EP326和DE843不同授粉时间的果肉中基因表达分析

3．讨论

全文结论

参考文献

致谢

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