番茄果實(shí)全果肉性狀的精細(xì)定位與候選基因分析.pdf

1、番茄（Solanum lycopersicum）果實(shí)心室膠狀物(locular gel)的形成，是肉質(zhì)漿果形成和發(fā)育的重要過(guò)程和典型特征。果實(shí)發(fā)育早期，心室組織由胎座組織向外衍生形成，圍繞胚珠發(fā)育，在成熟前形成凝膠狀(jelly-like)的心室膠狀物，在果實(shí)的發(fā)育和成熟、質(zhì)地變化、風(fēng)味組成以及種子的成熟等過(guò)程中均具有重要作用。目前，對(duì)番茄心室膠狀物形成過(guò)程的生理生化變化已有較多研究，初步認(rèn)識(shí)到水解酶、植物激素與核內(nèi)復(fù)制等在心室膠狀物形

2、成過(guò)程中具有重要作用，并對(duì)心室數(shù)目的形成及其機(jī)制進(jìn)行了探究，但關(guān)于心室膠狀物的分化、形成和發(fā)育及其調(diào)控機(jī)制尚未明確。
　　全果肉番茄材料（all-flesh，alf)果實(shí)發(fā)育過(guò)程中心室組織不形成心室膠狀物，果實(shí)內(nèi)部形態(tài)與茄子相似，其與普通番茄的主要差異在于是否形成心室膠狀物。本研究利用遺傳學(xué)方法對(duì)全果肉番茄進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并獲得了候選基因，主要結(jié)果如下:
　　1.通過(guò)六世代遺傳群體分析，明確了番茄全果肉性狀由細(xì)胞核控制的隱性

3、單基因控制。發(fā)育過(guò)程的形態(tài)變化和石蠟切片觀察發(fā)現(xiàn)，開(kāi)花后25d普通番茄心室膠狀物已基本形成，細(xì)胞壁出現(xiàn)明顯的斷裂面;全果肉番茄發(fā)育過(guò)程中，心室組織的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)能夠保持較好的完整性，并具有與胎座組織相似的細(xì)胞排列與大小。全果肉番茄果實(shí)的種子量較少，特別是25d后，較同期的普通果實(shí)明顯減少。
　　2.利用全果肉番茄(06-790)和普通番茄(IL7-5)構(gòu)建的F2群體進(jìn)行BSA-Seq分析，結(jié)果與利用300份加工番茄核心種質(zhì)進(jìn)行GWA

4、S預(yù)測(cè)的基因日標(biāo)區(qū)域一致。利用全基因組重測(cè)序開(kāi)發(fā)的分子標(biāo)記，對(duì)該F2群體以及06-790和番茄全基因組測(cè)序材料Heinz1706構(gòu)建的BC2S1群體進(jìn)行遺傳連鎖分析，進(jìn)一步將番茄全果肉基因精細(xì)定位在番茄第6染色體SL3.0ch06:40418964-40603185之間184.2Kb的范圍內(nèi)。根據(jù)番茄基因組注釋(SL3.0)，定位區(qū)域內(nèi)共有29個(gè)基因。
　　3.利用全果肉番茄(06-790)和普通番茄(IL7-5)開(kāi)花后25d全果

5、肉番茄與普通番茄果實(shí)心室組織的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，GO功能分析發(fā)現(xiàn)，在分子功能上的主要差異是轉(zhuǎn)錄因子活性;KEGG分析發(fā)現(xiàn)，碳水化合物代謝途徑與心室膠狀物的形成也具有密切關(guān)系;并獲得定位區(qū)域的差異表達(dá)基因。利用qRT-PCR分析不同發(fā)育時(shí)期差異基因的表達(dá)特征發(fā)現(xiàn)，Solyc06g064840在膠狀物形成前的心室組織中具有較高表達(dá)，且在全果肉番茄心室組織中的表達(dá)量明顯較低。Solyc06g064840屬于花發(fā)育“ABCDE”模型中的AGAMO

6、US-like(AGL)轉(zhuǎn)錄因子，在心室組織與種子中特異性表達(dá)，推測(cè)該基因?yàn)榭刂品讶庑誀畹暮蜻x基因。
　　4.蛋白序列同源比較與系統(tǒng)進(jìn)化分析，發(fā)現(xiàn)Solyc06g064840為AGL11基因家族X(qián)1亞型，具有高度保守的MADS-box區(qū)和相對(duì)保守的K-box區(qū)。AGL11基因亞族參與肉質(zhì)果實(shí)種子、胚珠和珠索的發(fā)育，并調(diào)控心皮與肉質(zhì)果實(shí)的膨大和成熟過(guò)程。Solyc06g064840與已報(bào)道的矮牽牛fbp11和fbp7以及煙草A

7、GL11等基因同源性最高，并與擬南芥STK基因以及番茄AG基因家族也具有較高的同源性;在系統(tǒng)進(jìn)化上與馬鈴薯、茄子和辣椒等茄科肉質(zhì)果實(shí)AGL基因具有非常近的親緣關(guān)系，并與矮牽牛fbp11、fbp7以及煙草AGL11等AGL基因位于同一分支。
　　5.全果肉番茄Solye06g064840基因5'UTR上游374-790bp處存在一段416bp的序列缺失，該缺失序列含有TATA-box和CAAT-box等順式作用元件，可能影響Soly

8、c06g064840的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，從而導(dǎo)致全果肉番茄的心室組織不能形成膠狀物。
　　番茄全果肉材料由單個(gè)隱性基因控制，說(shuō)明一個(gè)位點(diǎn)的改變即可影響漿果組分的形成。番茄全果肉基因（alf)的精細(xì)定位和候選基因獲得，為明確全果肉番茄心室組織的分化與發(fā)育過(guò)程的分子調(diào)控機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，并為解析心室膠狀物分化與形成的分子機(jī)制，甚至探究肉質(zhì)漿果類果實(shí)的發(fā)育和遺傳進(jìn)化機(jī)制提供了新的依據(jù);還將有助于明確心室膠狀物的形成對(duì)番茄果實(shí)生理生化與風(fēng)味品質(zhì)的影