‘元帅’系苹果芽变品种着色分子机理研究

发布时间：2021-11-10 19:29

　　果皮颜色是苹果（Malus domestica Borkh.）一个重要的农艺性状,直接影响着苹果的商品价值。苹果果皮颜色主要由花青素、类胡萝卜素等含量决定。芽变是发现优于亲本的新品种或新品系的一个重要方法,是果树品种改良的重要途径之一,而果皮颜色是苹果等芽变选种的主要依据之一,如‘元帅’系苹果品种的筛选主要与果皮着色度有关。目前虽对苹果等果实着色的分子调控机制有比较深入的系统认知,但对于不同芽变品种间果皮着色差异机理的尚不清楚。因此,本文选用‘元帅’（G0）及其四代连续自然突变体（分别为‘红星’（G1）、‘新红星’（G2）、‘康拜尔首红’（G3）和‘瓦里短枝’（G4））作为研究材料,通过果实着色相关生理生化指标的测定,结合全基因组DNA甲基化测序和转录组测序技术,对比亲本与每代自然突变体之间的全基因组甲基化水平和转录水平的差异,分析与果皮着色相关的候选基因,以期探究芽变品种间果皮着色差异的机理,为苹果果实色泽的遗传改良提供理论依据。主要结果如下:1.果皮着色从G0到G4逐渐增加,且四代突变体中的花青素含量均高于‘元帅’。早期苯丙酸生物合成基因ASP3、PAL、4CL、PER、CHS、C... 

【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

梢端组织发生层由突变形成的嵌合体主要类型示意图

?0余个品种，其中以红星为典型代表，多数是元帅的着色系芽变。‘元帅’系第三代有西红、克劳森、红皇、早红、红王、新红星等60余个品种，以新红星为代表，多数是‘元帅’系第二代的短枝型芽变。‘元帅’系第四代有银红、纽红皇、俄矮红、首红、康拜尔首红、摩西首红、利特尔等20余个品种，其中以首红为典型代表，‘元帅’系第五代有阿斯矮生、栽培1号、瓦里短枝、超矮红、超首红、早首红、矮南红等10余个品种，其着色状况和短枝性状进一步提高，从而使‘元帅’系苹果不断得到改良，形成了一个遍布世界各地的的芽变品种群。图1-2‘元帅’系苹果家谱图Fig.1-2Familytreeof‘RedDelicious’

‘元帅’系苹果芽变品种着色分子机理研究11愈伤组织中，花青素和原花青素水平显著升高，使乙烯途径中MdACO1、MdERF1和MdERF3的表达水平增加，类黄酮途径中MdCHS、MdCHI、MdF3H、MdDFR、MdANS、MdLAR、MdANR、MdMYB9和MdMYB11的表达水平也显著增加[158]。1.2.3花青素合成关键酶类活性对果皮着色的影响在改善和阐明苹果果皮着色机理方面已投入了大量的精力，生物合成途是花青素积累的主要因素之一，由许多酶催化细胞质隔室内花青素合成的顺序反应组成。目前植物花青素合成途径研究己较为成熟（图1-2）。首先，苯丙氨酸在苯丙氨酸裂解酶（phenylalanineammonia-lyase,PAL）等酶的催化下形成对香豆酰辅氨酶A[159-161]，再由查尔酮合成酶（chalconesynthase,CHS）催化形成查尔酮，然后在查尔酮异构酶（chalconeisomerase,CHI）的催化下形成黄烷酮[162,163]，再由黄烷酮-3-羟化酶（flavanone-3-hydroxylase,F3H）和类黄酮-3’-羟化酶（flavanone-3’-hydroxylase,F3’H）的催化下形成二氨黄酮醇[164]，再在二氨黄酮醇-4-还原酶（dihydroflavonol-4-reductase,DFR）的催化下生成无色花青素[165]，经花色素合成酶（ANS）催化合成花青素，最后在类黄酮-3-O-葡糖基转移酶（UDP-glucose:flavonoid3-O-glucosyltransferase,UFGT）的作用下形成稳定的花青素[166-169]。在苹果中，参与花青素生物合成途径的大多数基因的表达与花青素积累呈正相关[170-172]。然而，其他高等植物并不总是这样。如，在葡萄和梨中，只有UDP-葡萄糖：类黄酮3-O-葡糖基转移酶（UFGT）的作用已被证明是花色苷生物合成和着色发育中的关键调节因素[173-175]。图1-3花青素合成途径Fig.1-3Anthocyaninsynthesispathway

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同光质对苦荞芽黄酮类物质及抗氧化活性的影响[J]. 王珺儒,易倩,帖青清,彭镰心,赵钢.  食品科技. 2019(05)
[2]透湿性反光膜覆盖对柑橘树体微环境、新梢生长及果实发育的影响[J]. 王浩,王磊,王杰,蒋飞,刘海明,叶军,邓楠林,许文平,张才喜,王世平.  果树学报. 2017(08)
[3]采前除袋铺设反光膜对桃果实着色及相关基因表达的影响[J]. 马瑞娟,张斌斌,张春华,蔡志翔,颜志梅.  园艺学报. 2015(11)
[4]晚熟酿酒葡萄新品种‘新北醇’[J]. 范培格,王利军,吴本宏,段伟,杨美容,黎盛臣,梁振昌,辛海平,匡阳甫,郭鋆鋆,廖宣峰,李前隽,李绍华.  园艺学报. 2015(06)
[5]蔗糖对紫色土豆微型薯形成及花青素含量的影响[J]. 杨瑞娟,龚一富,郭伦,杭雨晴,王何瑜.  生物学杂志. 2015(02)
[6]果实花青素生物合成分子机制研究进展[J]. 王华,李茂福,杨媛,金万梅.  植物生理学报. 2015(01)
[7]草莓新品种——小白[J]. 李春梅,李健.  山西果树. 2014(01)
[8]地面遮阴对新疆‘红地球’葡萄果实着色的影响[J]. 孟祥云,王枝翠,王雨歌,樊新民,赵宝龙,刘怀锋.  果树学报. 2014(01)
[9]反光膜对大棚‘翠冠’梨果实糖积累及蔗糖代谢相关酶活性的影响[J]. 吴瑞媛,陈露露,王涛,黄雪燕,蔡丹英,滕元文.  果树学报. 2013(03)
[10]植物花青素合成相关的bHLH转录因子[J]. 杨鹏程,周波,李玉花.  植物生理学报. 2012(08)

博士论文
[1]‘澳洲青苹’苹果套袋处理后果实着色相关基因的克隆及表达分析[D]. 张小军.西北农林科技大学 2013



本文编号：3487814