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‘乔纳金’苹果及其脆肉株变果实软化机理的初步研究

作　者: 宋君
导　师: 陈学森
学　校: 山东农业大学
专　业: 果树学
关键词: 乔纳金苹果芽变鉴定香气基因表达软化
分类号: S661.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

芽变选种可以优中选优以及对现有品种个别不良性状进行改良。在已报道的芽变苹果品种中，芽变品种占70%以上。芽变是体细胞遗传物质的突变，是果树品种改良的有效途径之一，庞大的元帅系及富士系苹果品种群的形成就是一个很好的例证。因此，通过芽变选种，有力推动了苹果品种的升级换代和优化调整。‘乔纳金’是以‘金帅’和‘红玉’为亲本杂交育成的三倍体苹果品种，果个大，品质优，特别是深受欧美市场的消费者欢迎，但贮藏性较差，果实容易软化变绵，影响了其产业发展；2004年在山东聊城某苹果园内发现一个‘乔纳金’脆肉株变，枝、叶、花、果的形态特征与‘乔纳金’基本一致，仅是变异株的果个变小，果肉变脆，很有可能是‘乔纳金’苹果的脆肉芽变。为了进一步明确变异的真伪，近几年从表型及分子两个层面对该株变进行了鉴定。硬脆多汁的苹果不仅是育种者、栽培者、贮运者、营销者及消费者共同追求的目标，而且质地品质也是苹果品质研究领域的重要内容之一，近几年来，随着分子生物学和生物信息学的迅猛发展及基因功能鉴定技术的开发和应用，在苹果果实质地品质性状遗传变异、QTL分子标记筛选、QTL定位以及基因克隆鉴定等方面的研究取得了很大进展（F. Costa，2008；Bart J Janssen，2008；Volkan Cevik，2010）。苹果果实质地发育和软化是一个复杂的生理生化过程，受多种因子的调节，且品种间差异显著，苹果质地品质发育的复杂性。目前对于芽变着色机理研究颇多（刘晓静2009，冯守千，2008），但对于硬肉芽变果实软化机理尚未报道。因此，本论文以‘乔纳金’及其脆肉株变为试材，比较分析了果实香气成分含量、果实发育后期硬度与脆度变化、果实软化相关基因的表达差异及其与果实脆度的关系，旨在为全面认识该脆肉芽变的机理及种质特异性提供科学依据，并为进一步丰富苹果果实质地品质发育的理论体系提供基本资料。主要研究结果如下：1.‘乔纳金’苹果与其脆肉株变果实与叶片形态基本一致，但成熟时期脆肉株变的平均单果重仅是‘乔纳金’苹果的83.4%，而果实硬度与脆度分别是‘乔纳金’苹果的1.5倍和1.2倍，具有果实变小、硬度及脆度变大的特点；2. AFLP分子标记聚类分析将‘乔纳金’及其脆肉株变聚为一类；3.‘乔纳金’及其脆肉株变果实发育后期的果实硬度与脆度整体均呈下降趋势，其中有个陡然下降过程，但脆肉株变的果实硬度与脆度均显著高于‘乔纳金’；4.‘乔纳金’苹果酯类成分种类多、含量高，而脆肉株变醇类和醛类成分种类多、含量高；5.在果实发育后期的50天内，‘乔纳金’苹果和脆肉株变果实软化相关基因的表达量及其变化趋势存在明显差异，其中在前期（8月1-15日），‘乔纳金’苹果PG、β-Gal、β-xyl、XET、LOX、ACS和ACO等基因表达量的陡然上升是引起果实硬度与脆度陡然下降的主要原因，而脆肉株变各基因表达量均低于‘乔纳金’，随后呈上升趋势，从而导致脆肉株变果实脆度与各基因表达量均为极显著负相关；在后期（9月12-19日），脆肉株变PG、α-L-ALF、XET、AM、ACS和ACO基因表达量极显著地低于‘乔纳金’并呈下降趋势，从而导致脆肉芽变果实脆度与PE等6个基因表达量极显著正相关。6.‘乔纳金’苹果和脆肉株变果实发育后期整个发育过程中同源扩展蛋白EXP1、EXP2、EXP3、EXP4、EXP6、EXPA7、EXP8基因的表达与果实大小和软化都有一定的关系。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-11
1 前言  11-25
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 前人研究进展  12-24
    1.2.1 果树果实芽变研究进展  12-13
    1.2.2 果实香气组成研究进展  13-14
    1.2.3 果实成熟软化研究进展  14-22
    1.2.4 乙烯合成相关酶和果实软化研究进展  22-24
  1.3 本研究的内容及目标  24-25
2 材料与方法  25-31
  2.1 乔纳金与其脆肉株变果实与叶片形态指标的测定  25
    2.1.1 试验材料  25
    2.1.2 试验方法  25
  2.2 乔纳金脆肉株变果实芽变 AFLP 分子标记鉴定  25-27
    2.2.1 试验材料  25
    2.2.2 试验方法  25-27
  2.3 乔纳金与其脆肉株变果实香气成分测定  27-28
    2.3.1 试验材料  27
    2.3.2 试验方法  27-28
  2.4 乔纳金及其株变果实发育期硬度脆度及其软化相关基因表达量的测定  28-30
    2.4.1 试验材料  28
    2.4.2 试验方法  28-30
  2.5 数据分析  30-31
3 结果与分析  31-42
  3.1 ‘乔纳金’苹果及其脆肉株变成熟果实硬度脆度及果实与叶片形态的比较  31-32
  3.2 ‘乔纳金’苹果脆肉株变的 AFLP 分子标记鉴定  32-34
  3.3 ‘乔纳金’苹果及其脆肉株变果实香气成分的比较  34-36
  3.4 ‘乔纳金’苹果及其脆肉株变果实发育后期硬度和脆度及软化相关酶基因表达变化  36-39
  3.5 ‘乔纳金’苹果及脆肉株变果实发育后期果实脆度与软化相关基因表达量的相关性分析  39-41
  3.6 ‘乔纳金’苹果及脆肉株变果实发育后期扩展蛋白基因表达量的变化  41-42
4 讨论  42-48
  4.1 关于乔纳金脆肉株变果实脆肉芽变鉴定  42
  4.2 关于乔纳金苹果品种香气物质变化趋势问题  42-43
  4.3 关于乔纳金苹果品种果实硬度和脆度的变化趋势问题  43-44
  4.4 关于乔纳金苹果果实质地品质发育机理问题  44-45
  4.5 关于乙烯合成相关酶与乔纳金与其脆肉株变果实硬脆度的关系问题  45-46
  4.6 关于扩展蛋白与与乔纳金与其脆肉株变果实硬脆度的关系问题  46-48
5 结论  48-49
参考文献  49-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表论文情况  66

‘乔纳金’苹果及其脆肉株变果实软化机理的初步研究

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