源于多毛番茄控制果實(shí)顏色等性狀的QTL定位及相關(guān)基因的研究.pdf

1、本研究擬在前人研究的基礎(chǔ)上，為野生多毛番茄TA517第4染色體上的外源片段建立更飽和的分子標(biāo)記圖譜，對(duì)該片段上調(diào)控果實(shí)顏色等性狀的基因(QTL)進(jìn)行定位，對(duì)GGPS基因進(jìn)行精細(xì)定位，并分析該基因與果實(shí)顏色之間的關(guān)系。目的是為利用分子標(biāo)記輔助選擇獲得外源染色體片段更短、不良連鎖累贅效應(yīng)更小的高番茄紅素優(yōu)異種質(zhì)材料，為豐富人們對(duì)番茄紅素合成途徑調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步了解提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1.利用RAPD、AFLP

2、、SSR、CAPS等標(biāo)記，構(gòu)建了番茄第4染色體末端長(zhǎng)50cM染色體片段精密分子遺傳圖譜，該圖譜由33個(gè)標(biāo)記構(gòu)成。兩個(gè)標(biāo)記之間的平均距離為1.52cM。其中17個(gè)標(biāo)記，包括3個(gè)RAPD標(biāo)記、2個(gè)SSR標(biāo)記、1個(gè)EST-BY-CLONE標(biāo)記、1個(gè)GGPS基因標(biāo)記、2個(gè)COS標(biāo)記、1個(gè)RFLP標(biāo)記和7個(gè)AFLP標(biāo)記，是本研究新發(fā)展的標(biāo)記。 2.利用Codominant-SCAR標(biāo)記T0974與TG22、CAPS標(biāo)記T1546和T120

3、3分別對(duì)TA1527與E6203以及TA517與E6203的共2000個(gè)F2單株進(jìn)行篩選，得到含目的染色體片段的重組單株31個(gè)。對(duì)31個(gè)重組單株進(jìn)行遺傳分析表明這些材料含有的外源基因片段在不同程度上都比TA517短，處于標(biāo)記T0974與RAPDM5間的材料果實(shí)顏色深，色素含量高，可以應(yīng)用到育種中。 3.利用單標(biāo)記分析法對(duì)TA517內(nèi)的果實(shí)顏色等性狀進(jìn)行QTL定位，在標(biāo)記T974與RAPDM5之間，檢測(cè)到一個(gè)控制番茄紅素含量的QT

4、L，將其命名為qlyc；在標(biāo)記TG443與RAPDM5之間，檢測(cè)到12個(gè)控制果實(shí)顏色系數(shù)L(亮度)、A(紅色度)、B(黃色度)、CHROMA(色度)、HUE(色調(diào))、A/B、(A/B)2等的QTL，其中5個(gè)控制外部果實(shí)顏色系數(shù)的QTL，分別是qwb、qwchroma、qwhue、qwA/B、qw(A/B)2，7個(gè)控制勻漿果實(shí)顏色系數(shù)的QTL，分別是qyl、qyb、qyhue、qyA/B、qy(A/B)2、qya、qychroma；此外，

5、還檢測(cè)到兩個(gè)控制果實(shí)平均重的QTLqfw1和qfw2，一個(gè)控制可溶性固形物含量的QTLqssc，兩個(gè)控制果形指數(shù)的QTLqfs1和qfs2。番茄紅素含量QTL與影響果實(shí)顏色系數(shù)QTL共同定位在標(biāo)記TG443與RAPDM5之間，并與基因GGPS在同一標(biāo)記區(qū)間內(nèi)，初步推測(cè)作為類胡蘿卜素上游的GGPS基因?qū)τ谡{(diào)控番茄紅素含量和增強(qiáng)番茄果實(shí)顏色可能具有重要作用。 4.對(duì)TA517與E6203的兩個(gè)材料的GGPS部分基因序列分析表明有5處

6、堿基存在差異，通過設(shè)計(jì)特異引物GGPSF1R1-1F2-GGPSF1R1-1R1，對(duì)TA517的12個(gè)近等基因系進(jìn)行遺傳鑒定，結(jié)果將GGPS基因定位在TA1467、TA1465、TA1473、TA1474、TA1527共有的染色體片段內(nèi)，在標(biāo)記T0974與TG22之間。利用TA517的31個(gè)重組單株對(duì)GGPS基因特異標(biāo)記進(jìn)一步驗(yàn)證，將此基因定位在標(biāo)記P23/M59和RAPDM5之間。通過相關(guān)性分析表明該標(biāo)記與番茄紅素及果實(shí)顏色系數(shù)之間存

7、在極顯著或顯著的關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步從分子水平證明GGPS基因內(nèi)堿基的差異有可能是導(dǎo)致兩個(gè)材料果實(shí)顏色之間存在差異的原因。進(jìn)化樹分析結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)得到的GGPS與擬南芥中的ATGGPS1、ATGGPS3聚類關(guān)系最近，表明該酶可能存在于質(zhì)體中為質(zhì)體中葉綠素、類胡蘿卜素以及貝殼杉烯和赤霉素等提供前體物質(zhì)GGPP。 5.基于SCAR標(biāo)記的原理和多引物PCR技術(shù)，建立了一種共顯性標(biāo)記技術(shù)Codominant-SCAR，Codominant-SC

8、AR標(biāo)記對(duì)12份番茄近等基因系進(jìn)行遺傳鑒定和1000個(gè)F2群體的篩選結(jié)果表明該技術(shù)十分穩(wěn)定并且具有重復(fù)性好、迅速、簡(jiǎn)便、成本低的特點(diǎn)，可用于番茄和其它作物的分子育種。同時(shí)在鑒定雜交種子的純度，以及農(nóng)作物新品種審定、保護(hù)品種的知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面也提供了方法和技術(shù)借鑒。 6.為了建立簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)果實(shí)顏色和番茄紅素的方法，本研究采用CIELAB顏色評(píng)價(jià)體系利用色差儀對(duì)果實(shí)外部顏色、囊果皮、果膠、胎座以及勻漿的果實(shí)顏色進(jìn)行評(píng)價(jià)。通

9、過對(duì)番茄紅素含量與果實(shí)顏色系數(shù)L、A、B、CHROMA、HUE、A/B、(A/B)2等的相關(guān)分析結(jié)果表明，番茄紅素含量與囊果皮、果膠、勻漿的果實(shí)顏色系數(shù)HUE值之間相關(guān)水平顯著，表明果實(shí)內(nèi)的番茄紅素含量主要與番茄果實(shí)的果肉和果膠有關(guān)。同時(shí)建立了果實(shí)顏色系數(shù)與番茄紅素的回歸方程，結(jié)果表明YHUE、YA/B、Y(A/B)2三個(gè)果實(shí)顏色系數(shù)的回歸方程對(duì)番茄紅素含量的預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)定值之間的符和程度較高。說明可以用色差儀對(duì)番茄紅素含量進(jìn)行預(yù)測(cè)，