‘蘇帥’蘋果三個(gè)農(nóng)藝性狀的遺傳變異分析.pdf

1、蘋果（Malus×domestica Borkh.）屬于木本落葉果樹，為全球栽培面積最大的果樹之一?！K帥’蘋果是以‘印度’為母本，‘金帥’為父本雜交選育而成的蘋果新品種。與其父母本相比，具有植株生長健壯，樹冠緊湊，枝條粗壯，節(jié)間較短，果實(shí)風(fēng)味淡甜而無香氣，葉片大而葉色濃綠，抗早期落葉病等特點(diǎn)。本研究對(duì)‘蘇帥’、‘金冠’和‘印度’的節(jié)間長度、節(jié)間數(shù)、葉綠素含量、果實(shí)可溶性固形物和可滴定酸含量進(jìn)行測(cè)定，并采用石蠟切片法、掃描電鏡法對(duì)‘蘇帥

2、’、‘金冠’和‘印度’的葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。選用14對(duì)SSR引物初步分析‘蘇帥’與‘金冠’和‘印度’基因組的變異，同時(shí)進(jìn)一步驗(yàn)證本研究所用材料‘蘇帥’與‘金冠’和‘印度’的親緣關(guān)系、相關(guān)性狀連鎖標(biāo)記在‘蘇帥’與其父母本之間的多態(tài)性擴(kuò)增條帶。本研究利用高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)蘋果新品種‘蘇帥’和‘印度’進(jìn)行全基因組重測(cè)序，運(yùn)用生物信息學(xué)方法對(duì)這些數(shù)據(jù)與已測(cè)序品種‘金冠’參考基因組序列進(jìn)行比較，獲得大量的變異多態(tài)性位點(diǎn)，進(jìn)行差異基因的挖掘，發(fā)現(xiàn)了部

3、分與‘蘇帥’三個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因變異，并選取其中發(fā)生變異的8個(gè)基因進(jìn)行了表達(dá)分析。本研究獲得的主要結(jié)果如下:
　　1.‘蘇帥’的節(jié)間長度顯著小于‘金冠’和‘印度’，葉綠素含量顯著高于‘金冠’和‘印度’，可溶性固形物含量與‘金冠’無顯著差異，可滴定酸含量顯著高于‘金冠’?！K帥’的上表皮細(xì)胞形態(tài)與‘印度’相似，但表面褶皺多于‘金冠’和‘印度’，并且細(xì)胞隆起的高度較高?！K帥’的氣孔長度顯著小于‘金冠’而大于‘印度’，氣孔寬度與‘金

4、冠’差異不明顯，但顯著寬于‘印度’。‘蘇帥’的氣孔密度介于‘印度’與‘金帥’之間，且均差異顯著;‘蘇帥’的柵欄組織細(xì)胞大小各異，細(xì)胞排列相對(duì)雜亂，與海綿組織界限不明顯，而‘金冠’和‘印度’柵欄細(xì)胞組織排列較緊密，柵欄組織和海綿組織界限明顯;‘蘇帥’葉片總厚度、上下表皮厚度、柵欄組織和海綿組織厚度以及柵欄組織與海綿組織的比例均顯著高于‘金冠’和‘印度’。
　　2.從選用的14對(duì)SSR引物在‘蘇帥’、‘金冠’和‘印度’中的擴(kuò)增條帶來看

5、，‘蘇帥’與金冠’和‘印度’均存在多態(tài)性的條帶較少，而擴(kuò)增主條帶均符合SSR標(biāo)記共顯性遺傳條帶，這可以說明本研究所用材料‘蘇帥’為‘印度’和‘金冠’的雜交子代。選取文獻(xiàn)已報(bào)道的矮化基因連鎖CH01g12標(biāo)記擴(kuò)增條帶中，100bp-140bp之間在‘金冠’和‘印度’中均有多態(tài)性條帶出現(xiàn)，但在‘蘇帥’中沒有擴(kuò)增出條帶。斑點(diǎn)落葉病抗性基因連鎖CH02g09標(biāo)記擴(kuò)增條帶中，120bp-160bp之間，在‘印度’中沒有擴(kuò)增出條帶，而‘金冠’和‘蘇

6、帥’中具有條帶出現(xiàn)。酸度基因連鎖Hi01e10標(biāo)記擴(kuò)增條帶中，‘蘇帥’在200bp左右與‘金冠’存在一差異條帶，在約240bp處與‘印度’存在一差異條帶。根據(jù)3個(gè)性狀相關(guān)基因連鎖標(biāo)記在‘蘇帥’中所擴(kuò)增出的多態(tài)性條帶，說明‘蘇帥’相關(guān)的性狀變異可能與這些標(biāo)記所連鎖的基因有關(guān)。
　　3.‘蘇帥’和‘印度’全基因組重測(cè)序共獲得25.73 Gb數(shù)據(jù)量，每個(gè)樣本平均獲得10 Gb的數(shù)據(jù)量。運(yùn)用生物信息學(xué)方法對(duì)這些數(shù)據(jù)與‘金冠’參考基因組序列

7、進(jìn)行比對(duì)，獲得大量的變異多態(tài)性位點(diǎn):在‘印度’基因組中獲得2，454，406個(gè)單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)(SNPs)，59，547個(gè)結(jié)構(gòu)變異位點(diǎn)(SVs);在‘蘇帥’中獲得1，874，349個(gè)SNPs，50，143個(gè)SVs。對(duì)SNPs和SVs所在位置與參考基因組注釋結(jié)果進(jìn)行比較，得到其在外顯子(Exon)、內(nèi)含子（Intron）、基因間區(qū)(Intergenic)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果:SNPs和SVs在基因間區(qū)分布最多，內(nèi)含子區(qū)域次之，外顯子區(qū)域最少。對(duì)于

8、‘印度’和‘蘇帥’發(fā)生在編碼區(qū)的SNPs數(shù)分別為258，383（占整個(gè)SNPs數(shù)的15.2％）和214，398(16.4％)，發(fā)生在編碼區(qū)的SVs分別3，261和2，741，均占總SVs變異的6.7％。
　　4.通過生物信息學(xué)分析，在‘印度’DNA水平獲得差異基因24，449個(gè)，在‘蘇帥’DNA水平獲得差異基因22，153個(gè)?！《取驇煲炎⑨尩降幕?yàn)?2，863個(gè)，‘蘇帥’為20，808個(gè)，兩個(gè)品種已注釋差異基因均占各自整個(gè)

9、差異基因的94％。通過篩選，本研究在‘蘇帥’基因組中獲得了17個(gè)抗病相關(guān)基因，10個(gè)赤霉素代謝及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)基因，19個(gè)果實(shí)風(fēng)味相關(guān)基因。隨機(jī)選取了8個(gè)基因進(jìn)行了熒光定量表達(dá)分析，結(jié)果顯示，煙草花葉病毒抗性基因N（蘋果基因組對(duì)應(yīng)號(hào)為MDP0000272916）和TIR-NBS-LRR型抗性R潘白7基因，MbR7(MDP0000233155)在‘蘇帥’葉片中有較高的表達(dá)量，而在‘金冠’和‘印度’中表達(dá)量相對(duì)較低。DELLA蛋白基因，R

10、GL2(MDP0000300311)和赤霉素-β-雙加氧酶基因，GA3OX1(MDP0000233590)，在‘金冠’葉片中表達(dá)量較高，但在‘蘇帥’和‘印度’葉片中表達(dá)量較低。赤霉素負(fù)調(diào)控相關(guān)基因(MDP0000284679)在‘蘇帥’中表達(dá)量最高，‘印度’次之，‘金冠’最低。山梨醇脫氫酶基因SDH(MDP0000693768)在‘蘇帥’中表達(dá)量最高，在‘印度’和‘金冠’中表達(dá)量均相對(duì)較低。蘋果酸脫氫酶基因NAD-ME2(MDP0000