源于多毛番茄控制果实颜色等性状的QTL定位及相关基因的研究

论文摘要

番茄的果实颜色是重要的品质指标之一。果实颜色越深,番茄红素含量越高,品质越好。最近研究还表明番茄红素具有降低人类患某些恶性肿瘤风险的保健功能。因此,通过遗传改良,增加果实番茄红素的含量是番茄品质育种的重要目标。围绕这一目标,国内外研究者从生理生化代谢、基因表达调控等方面进行了广泛、深入的研究。同时,在野生资源的挖掘利用方面也做了大量的工作。对番茄红素代谢过程中的一些重要酶的基因已经进行了遗传定位和分离、克隆。例如,研究表明牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶（GGPS）是番茄红素合成过程中的限速酶之一,编码该酶的基因被初步定位在番茄第4染色体的末端。从普通番茄和野生番茄中鉴定出了108个与果实颜色有关的QTL,并建立了相应的渐渗系或近等基因系。其中,TA517就是野生多毛番茄（L.hirsutum）LA1777的一个渐渗系,含有来自LA1777第4染色体末端1段长50cM的染色体片段。研究表明该染色体片段含有增强果实颜色的基因,但是该外源染色体依然较长,有一些不良性状的连锁累赘。另外,该区段的分子标记数量不够饱和。 本研究拟在前人研究的基础上,为TA517第4染色体上的外源片段建立更饱和的分子标记图谱,对该片段上调控果实颜色等性状的基因（QTL）进行定位,对GGPS基因进行精细定位,并分析该基因与果实颜色之间的关系。目的是为利用分子标记辅助选择获得外源染色体片段更短、不良连锁累赘效应更小的高番茄红素优异种质材料,为丰富人们对番茄红素合成途径调控机制的进一步了解提供技术支撑和理论依据。主要研究结果如下: 1.利用RAPD、AFLP、SSR、CAPS等标记,构建了番茄第4染色体末端长50cM染色体片段精密分子遗传图谱,该图谱由33个标记构成。两个标记之间的平均距离为1.52cM。其中17个标记,包括3个RAPD标记、2个SSR标记、1个EST-BY-CLONE标记、1个GGPS基因标记、2个COS标记、1个RFLP标记和7个AFLP标记,是本研究新发展的标记。 2.利用Codominant-SCAR标记T0974与TG22、CAPS标记T1546和T1203分别对TA1527与E6203以及TA517与E6203的共2000个F2单株进行筛选,得到含目的染色体片段的重组单株31个。对31个重组单株进行遗传分析表明这些材料含有的外源基因片段在不同程度上都比TA517短,处于标记T0974与RAPDM5间的材料果实颜色深,色素含量高,可以应用到育种中。 3.利用单标记分析法对TA517内的果实颜色等性状进行QTL定位,在标记T974与RAPDM5之间,检测剑一个控制番茄红素含量的QTL,将其命名为qlyc;在标记TG443与RAPDM5之间,检测到12个控制果实颜色系数L（亮度）、A（红色度）、B（黄色度）、CHROMA（色度）、HUE（色调）、A/B、（A/B）2等的QTL,其中5个控制外部果实颜色系数的QTL,分别是qwb、qwchroma、qwhue、qwA/B、qw（A/B）2,7个控制匀浆果实颜色系数的QTL,分别是qy1、qyb、qyhue、qy A/B、qy（A/B）2、qya、qychroma;此外,还检测到两个控制果实平均重的QTL qfw1和qfw2,一个控制可溶性固形物含量的QTL qssc,两个控制果形指数的QTL qfs1和qfs2。番茄红素含量QTL与影响果实颜色系数QTL共同定位在标记TG443与RAPDM5之间,并与基因GGPS在同一标记区间内,初步推测作为类胡萝卜素上游的GGPS基因对于调控番茄红素含量和增强番茄果实颜色可能具有重要作用。

论文目录

• 第一章 引言
• 1 番茄果实类胡萝卜素合成途径及基因工程研究
• 1.1 类胡萝卜素合成途径
• 1.2 转基因研究
• 2 番茄第4染色体上果实颜色等QTL的研究概况
• 3 番茄果实颜色评价方法研究概况
• 3.1 关于番茄果实颜色的几种评价方法
• 3.2 关于色差仪测定方法及测定参数的分析
• 3.3 关于几种评价方法的相关性
• 4 基因精细定位
• 4.1 关于作图群体
• 4.2 关于分子标记
• 4.3 QTL定位方法
• 5 本研究的目的和意义
• 第二章 番茄第4染色体末端分子遗传图谱的构建
• 1代杂交组合加代'>第一节 利用胚培养对2个番茄F₁代杂交组合加代
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同成熟度的胚对培养结果的影响
• 3 讨论
• 3.1 最佳的胚培养时期
• 3.2 影响胚培养成活率的其它因素
• 第二节 分子标记的筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 目的染色体片段的RAPD标记的筛选及其对近等基因系的遗传鉴定
• 2.2 RFLP、COS、EST-BY-CLONE、TM等标记转化为CAPS分析结果
• 2.3 SSR标记分析结果
• 2.4 AFLP分析结果
• 3 讨论
• 第三节 特异SCAR标记的获得
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 目的片段的回收测序
• 2.2 测序结果及引物设计
• 2.3 特异SCAR标记的转化
• 3 讨论
• 第四节 第4染色体末端分子遗传图谱的构建
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 重组体的筛选
• 2.2 利用CAPS、SSR、RAPD、AFLP等标记对重组体的遗传鉴定结果
• 2.3 连锁图谱的构建
• 3 讨论
• 第三章 番茄第4染色体果实颜色等性状的QTL定位研究
• 第一节 番茄果实颜色评价方法的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 果实颜色相关系数测定
• 2.2 番茄红素含量测定
• 2.3 番茄红素含量与果实颜色系数
• 2.4 回归预测研究
• 3 讨论
• 3.1 L、A、B等果实评价系数
• 3.2 番茄红素含量与果实颜色评价系数的相关性
• 3.3 回归预测
• 第二节 番茄第4染色体上影响果实性状的基因研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 果实颜色评价、果实平均重、果形指数、可溶性固形物的测定
• 1.3 遗传参数计算
• 1.4 QTL分析
• 2 结果与分析
• 2.1 番茄红素、果实平均重、果形指数、可溶性固形物的田间表现
• 2.2 果实颜色等性状的定位
• 3 讨论
• 第四章 番茄类胡萝卜素合成途径中GGPS基因的定位和功能研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 简并引物设计
• 2.2 简并引物PCR的扩增和测序
• 2.3 GGPS基因的初步定位
• 2.4 GGPS基因的进一步定位及功能研究
• 3 讨论
• 第五章 CODOMINANT-SCAR技术的建立
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 DNA的提取
• 1.3 Codominant-SCAR技术的建立
• 1.4 利用Codominant-SCAR技术对标记TG22进行转化
• 2 结果与分析
• 2.1 Codominant-SCAR技术
• 2.2 TG22转化成Codominant-SCAR标记
• 3 讨论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历