Ⅰ型红肉苹果“R6型白肉”遗传变异机制初探

摘要

色泽是苹果的重要经济性状。花色苷是苹果红色的主要呈现物质，也是决定其红肉性状的核心代谢产物。红肉苹果因其果肉颜色鲜艳，且富含花色苷等抗氧化物质而更受消费者青睐。因此，挖掘红肉苹果红肉及“白肉”遗传变异性状的发生机制，将为红肉苹果的遗传改良奠定理论与应用基础。
　　本研究发现，Ⅰ型红肉苹果‘红勋1号’(R1R6)实生后代中除“红叶红肉”和“绿叶白肉”正常株系外，还存在4个“红叶白肉”遗传变异株系。这些株系的叶片虽为红色，但果肉却为白色。为探明“红叶白肉”遗传变异机理，本研究以‘红勋1号’及子代为试验材料，开展“红叶白肉”性状表型鉴定、MYB10基因座等位变异检测、果肉发育过程果实颜色和酚类物质含量调查、花色苷相关基因表达和关键酶活变化趋势等研究。
　　主要结果如下:
　　1.4个白肉株系完全展开期花瓣和叶片均为红色，与红肉株系一样含有较高含量花色苷，而其成熟期果肉花色苷含量较低（小于5mg/kg）。此外，白肉株系MYB10结构完整，编码序列与母本一致，与目前报道苹果MYB10同源性较高，为典型R2R3MYB转录因子。此外，MYB10启动子R1R6等位位点鉴定表明，4个白肉株系MYB10启动子均为R1R6型，且R6区域无SNP位点。
　　2.果肉发育过程中，红肉和白肉株系在花后25天花色苷含量较高（大于150mg/kg）均为红肉，在花后50天花色苷含量减低，红色褪去表现为“白肉”。在花后75天，红肉株系果肉花色苷含量迅速上调再次表现为红肉，而白肉株系花色苷含量至果实成熟期（花后150天）始终维持较低水平而表现为“白肉”。其他酚类物质，如绿原酸、槲皮素类衍生物等均未表现出白肉和红肉株系间共有的差异规律。
　　3.白肉株系花色苷合成结构基因和转运基因，MdCHS、MdCHI、MdDFR、MdANS、MdUFGT1、MdUFGT2和MdGST4表达均在花后75天和100天显著低于红肉株系。此外，白肉株系DFR和UFGT酶活性在果肉发育大部分时期显著低于红肉株系。白肉株系MdMYB10表达仅在花后100天显著低于红肉株系，而其他MYB-bHLH-WD40转录复合体基因，如MdbHLH3、Mdb HL H33和MdWD40表达在白肉和红肉株系间无显著性差异。负调控苹果花色苷合成基因表达结果表明，白肉株系MdLAA1表达在花后75天、100天、125天和150天显著高于红肉株系，该时期与红肉和白肉株系果肉花色苷含量存在差异时期完全吻合。而MdMYB111和MdCOP1表达仅在花后75天、150天和75天、100天在白肉株系种高于红肉株系。
　　总之，本研究表明，“R6型白肉”遗传变异表现出时空特异性:遗传变异株系的花及幼叶均能正常积累花色苷，而其果肉在发育早期为红肉，中后期才表现为“白肉”。此外，“R6型白肉”遗传变异株系的花色苷合成及转运基因表达受到抑制，这可能与这些株系中较高的MdMYB111、MdCOP1和MdIAA1转录本丰度相关。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 花色苷的研究现状

1．1．1 花色苷的结构与种类

1．1．2 花色苷的生物合成与调控

1．1．3 花色苷的亚细胞分布、运输和储藏

1．2 红肉苹果研究进展

1．3 本研究的目的意义

第二章 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 酚类物质分析

2．3 RNA提取和MYB10编码序列克隆

2．4 DNA提取和MYB10基因型鉴定

2．5 花色苷积累相关基因的表达分析

2．6 花色苷合成关键酶活性分析

2．7 统计分析

第三章 结果与分析

3．2 ‘红勋1号’及子代MYB10基因座等位变异检测

3．2．1 MYB10基因克隆及序列分析

3．2．2 R1／R6等位位点小卫星标记多态性检测

3．2．3 MYB10启动子SNP多态性分析

3．3 果肉发育过程颜色及酚类物质调查

3．3．1 果肉发育过程颜色变化

3．4．2 果肉发育过程花色苷物质含量变化

3．4．3 果肉发育过程其他酚类物质含量变化

3．5 果肉发育过程花色苷相关基因表达

3．5．1 花色苷合成相关结构基因表达

3．5．2 花色苷转运相关基因表达

3．5．3 正调控花色苷合成相关基因表达

3．5．4 负调控花色苷积累相关基因表达

3．6 果肉发育过程花色苷相关酶活性

3．7 讨论

第四章 结论与创新点

4．1 结论

4．2 创新点

参考文献

致谢

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