风味甜瓜果实酸味形成机理及糖酸遗传和积累模拟研究

论文摘要

本研究以风味甜瓜（新疆农科院哈密瓜研究中心选育出的酸味甜瓜）为材料,基于对风味甜瓜成熟时酸味的成分、酸味形成的生理机制、糖酸的遗传特点及与温光的关系等开展了以下四方面的研究工作:1.利用首张欧美甜瓜果实基因芯片Melon cDNA array ver1.0检测新疆厚皮甜瓜成熟果实基因表达分析,并检测了60Co-γ辐照酸味抗病变异株成熟果实基因表达水平,从酸代谢的分子水平探讨风味甜瓜酸味形成机理;2.利用盖钧镒具有主基因效应的数量性状理论,以60Co-γ射线诱变酸味突变自交系和‘黄皮脆’形成的P1、P2、F1、F2为试验材料,通过4个世代联合分析法,对果实糖酸含量性状的遗传进行了全面系统的研究;3.利用灰色关联度法对‘风味3号’果实坐果期、果实快速生长期及成熟期糖酸增量与温光积累增量和发育成熟期糖酸积累及温光因子的关系进行了研究,探讨在甜瓜果实发育过程中影响果实糖和酸积累的主要影响因子;4.利用大棚春、秋茬和温室春、秋茬栽培,对有效积温累积、日温差累积、光合有效辐射累积与甜瓜果实蔗糖、柠檬酸积累及糖酸比关系进行了模拟研究。获得的主要结论如下:1.风味甜瓜中的酸味主要是由于柠檬酸的积累所致;通过基因芯片转录谱检测,发现3类基因的上调表达可能和柠檬酸积累有关,分别是:柠檬酸合成酶、乙烯、Ca2+-CaM信号系统。2.酸味突变自交系和黄皮脆杂交组合的果实总糖含量、葡萄糖含量、果糖含量、蔗糖含量、总酸含量、柠檬酸含量、酸度和糖酸比均受主基因+多基因控制,但主基因和多基因在性状遗传控制上所起的作用有所不同:总糖、葡萄糖、果糖、柠檬酸、糖酸比受两对主基因+多基因混合遗传模型控制;蔗糖、总酸、酸度受一对主基因+多基因混合遗传模型控制。糖含量、酸度和糖酸比性状受主基因的影响较酸含量大,酸含量性状受多基因影响较糖含量、酸度和糖酸比大。主基因+多基因效应决定了糖含量、酸含量和糖酸比性状变异的95.74% - 99.45%,还有很小的变异是由环境因素决定的。葡萄糖与果糖之间、蔗糖与总糖之间、柠檬酸与总酸之间有高度的表型相关性;总糖与葡萄糖、总糖与果糖、总糖与可溶性固形物含量、糖酸比与果糖、蔗糖与柠檬酸、蔗糖与总酸、总酸与可溶性固形物含量之间、总酸与苹果酸之间、总糖与柠檬酸、总糖与总酸之间有较高的相关性。葡萄糖含量性状和酸度（pH）性状之间、蔗糖含量性状和酸度（pH）性状之间、总酸含量性状和酸度（pH）性状之间、柠檬酸含量性状和酸度（pH）性状之间均受同一对主基因控制,表现为一因多效现象。3.无论在坐果期、果实快速生长期还是成熟期光合有效辐射累积对‘风味3号’甜瓜果实的糖酸增量影响最大。在果实整个发育成熟期,对果实总糖影响最大的是日温差累积;对果实葡萄糖影响最大的是有效积温累积;对果糖影响最大的是光合有效辐射累积;对蔗糖影响最大的是光合有效辐射累积;对总酸含量影响最大的是日温差累积;对苹果酸和柠檬酸影响最大的是日温差累积。4.通过回归分析,建立了甜瓜果实蔗糖、柠檬酸及糖酸比受有效积温与日温差累积的驱动模型。不同茬口果实蔗糖、柠檬酸及糖酸比,随有效积温与日温差累积增加都呈logistic曲线函数变化,但不同茬口函数常数项不同,常数项均由日温差累积累积驱动,它们之间为线性关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 果实糖酸对品质的重要性
• 1.2 甜瓜果实发育过程中糖酸的变化
• 1.3 果实有机酸积累
• 1.3.1 果实有机酸种类
• 1.3.2 果实有机酸来源、合成部位及贮藏场所
• 1.3.3 果实中柠檬酸的积累机制和相关酶活性及表达
• 1.3.4 果实中有机酸代谢的分子生物学研究进展
• 1.4 果实糖酸的遗传
• 1.4.1 植物数量性状遗传体系
• 1.4.2 果实糖性状遗传
• 1.4.3 果实酸性状遗传
• 1.5 果实糖酸含量与温光的关系
• 1.6 果实品质性状的模拟研究
• 1.6.1 基于细胞水平果实大小变化模拟
• 1.6.2 基于果实水平的水分及碳平衡、糖代谢、酸含量模拟
• 1.6.3 跨组织耦合模拟
• 1.6.4 果实品质生态生理模型研究进展
• 1.7 本研究的目的和意义
• 1.7.1 本研究的目的
• 1.7.2 研究课题假设
• 1.7.3 研究内容及方法
• 60CO-Γ辐射后甜瓜果实有机酸积累'>第二章 基因芯片及生化工具探讨⁶⁰CO-Γ辐射后甜瓜果实有机酸积累
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.1.2.1 果实发育期有机酸组分与含量测定
• 2.1.2.2 果实发育期线粒体柠檬酸合成酶活性测定
• 2.1.2.3 RNA 提取、探针标记及芯片杂交
• 2.1.2.4 数据获取、标准化及分析
• 2.1.2.5 实时荧光定量PCR 验证
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 风味甜瓜果实中酸组分与含量测定
• 2.2.2 风味甜瓜果实发育过程中柠檬酸合成酶（CS）活性分析
• 2.2.3 基因芯片数据可靠性分析
• 2.2.4 基因芯片差异表达分析
• 2.2.5 实时荧光定量PCR 验证结果
• 2.3 小结与讨论
• 2.3.1 风味甜瓜果实中酸组分与含量
• 2.3.2 Melon cDNA array ver1.0 分析风味甜瓜果实转录谱的可行性
• 2.3.3 风味甜瓜酸积累机理分析
• 2.3.4 辐射育种甜瓜果实转录谱
• 第三章 甜瓜糖酸性状的遗传研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.2 结果与分析
• 1 代糖酸性状的次数分布'>3.2.1 亲本及F₁代糖酸性状的次数分布
• 2 世代果实糖酸性状的次数分布'>3.2.2 F₂世代果实糖酸性状的次数分布
• 3.2.3 最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.1 总糖最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.2 葡萄糖最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.3 果糖最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.4 蔗糖最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.5 总酸最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.6 柠檬酸最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.7 糖酸比最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.3.8 酸度最优遗传模型的选择及适合性检验
• 3.2.4 最适模型的遗传参数估计
• 3.2.5 F+2 世代果实酸度性状的经典孟德尔遗传分析
• 2 世代果实糖酸性状的表型相关'>3.2.6 F₂世代果实糖酸性状的表型相关
• 2 世代果实糖酸性状之间的一因多效分析'>3.2.7 F₂世代果实糖酸性状之间的一因多效分析
• 3.3 小结和讨论
• 3.3.1 风味甜瓜果实糖酸性状F2 世代分离
• 3.3.2 风味甜瓜果实糖酸性状的质量—数量遗传研究
• 3.3.3 风味甜瓜果实酸度（pH）性状的遗传
• 3.3.4 果实糖酸性状遗传的一因多效
• 3.3.5 果实糖酸性状之间的表型相关
• 3.3.6 风味甜瓜果实糖酸性状的遗传、改良及杂种优势
• 3.3.7 风味甜瓜果实糖酸性状的杂种优势
• 第四章 风味甜瓜果实糖酸积累及与温光的灰色关联度分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料与试验设计
• 4.1.2 环境气象数据的采集与处理
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 果实发育成熟期糖酸含量的变化及与温光的关系
• 4.2.2 甜瓜不同果实发育期糖酸积累与温光的关联度分析
• 4.2.3 甜瓜整个果实发育期糖酸积累与温光的关联度分析
• 4.3 小结与讨论
• 4.3.1 温光对甜瓜果实发育期糖酸含量的影响
• 4.3.2 甜瓜不同果实发育期糖酸积累与温光的关系
• 4.3.3 甜瓜整个果实发育期糖酸积累与温光的关系
• 第五章 风味甜瓜果实糖酸积累及与温光的模拟模型研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料与试验设计
• 5.1.2 方法
• 5.1.3 模型检验方法
• 5.1.4 数据处理
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 温光单因子驱动的甜瓜果实糖酸积累模型的建立与拟合
• 5.2.2 温光驱动的甜瓜果实糖酸积累模型的建立与拟合
• 5.2.3 甜瓜果实糖酸积累模拟模型参数估算
• 5.2.4 甜瓜果实糖酸积累模拟模型参数估算
• 5.3 小结与讨论
• 5.3.1 果实糖酸积累模型建立的必要性
• 5.3.2 温光驱动的甜瓜果实糖酸积累模型的建立
• 5.3.3 建立温光驱动的甜瓜果实糖酸积累模型存在的问题及展望
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 附录