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‘金帅’苹果无锈芽变品种鉴定与防锈技术的研究

作　者: 李健花
导　师: 汪良驹
学　校: 南京农业大学
专　业: 果树学
关键词: ‘金帅’苹果果锈无锈芽变 ISSR 糖代谢外源绿原酸防锈
分类号: S661.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

‘金帅’(Golden Delicious)又‘金冠’、‘黄香蕉’、‘黄元帅’,是一个深受种植者和消费者欢迎的古老苹果品种。它适应性强,丰产性好,栽培技术相对简单,果实品质优良,既是欧美发达国家的主栽品种,也是我国苹果栽培重要品种,素有“世界品种”之称。但是,该品种在大部分地区,特别是沿海或高温高湿地区往往在果实发育过程中形成大量果锈,导致果面粗糙,严重影响了果实外观品质,降低了果实的商品价值,成为影响‘金帅’苹果生产的一个重大问题。丰县果树技术推广中心从大沙河果园‘金帅’苹果树上观察到一个果面无锈型变异。经多年观察、嫁接繁殖和多点栽培,发现其果面黄绿色,光洁细腻,果点比金帅小而少,外观好,而且无镑性状能够稳定遗传,因而,可能是一个新的无锈性芽变(后定名为‘丰帅’)(苏鉴果201109)。为了深入判断‘丰帅’苹果是否为‘金帅’苹果的无锈芽变,本试验以两品种为主要材料,利用ISSR分子标记技术分析了两者遗传标记,并对果实性状以及糖类物质代谢特性进行比较研究,还通过体视显微镜和扫描电镜观察‘金帅’苹果果锈形成关键时期及其相应时期无锈芽变‘丰帅’的果皮,来分析和研究‘金帅’与其芽变品种‘丰帅’果皮的结构差异,及‘金帅’苹果果锈的形成原因。最后,提出喷施外源绿原酸防治或减少‘金帅’果锈的方法。主要结果如下。1.‘丰帅’是江苏省丰县大沙河果园在‘金帅’树上发现的一个果面无锈的芽变,‘苏帅’(苏鉴果201108)是南京农业大学盛炳成教授利用‘金帅’与‘印度’杂交获得的一个优良杂交后代。为了揭示‘丰帅’、‘苏帅’与‘金帅’在DNA水平上的遗传差异,本文利用ISSR分子标记和聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)技术,对这3个苹果品种进行了分析鉴别。结果表明,‘金帅’与‘丰帅’DNA存在明显的差异条带,而且其亲缘关系比‘金帅’与‘印度’杂交后代’苏帅’更近,说明两者遗传基础不同,但亲缘关系非常接近。2.为了探讨‘丰帅’和‘金帅’果实的理化差异,本研究以两品种为试料,测定其果实发育过程中可溶性总糖、蔗糖、果糖、葡萄糖和淀粉的含量及糖代谢相关酶活性,分析了‘金帅’和‘丰帅’果实生长发育过程中糖类物质代谢及其相关酶活性。结果表明：糖类物质积累以及代谢相关酶活性变化动态相似,但也存在明显差异,因而认为,‘丰帅’和‘金帅’果实在糖类物质代谢上存在着差异。3.为了阐明‘金帅’苹果果锈形成的时间与原因,本文以‘金帅’及其无锈芽变品种‘丰帅’为试材,利用体视显微镜和扫描电镜观察了果面果锈形成过程,测定了果皮色素和次生代谢产物组分和含量,结果表明,‘金帅’在花后4周果面没有出现肉眼可见的果锈,但是表皮细胞蜡质层已经开裂、脱落；花后5周表皮细胞角质层大量开裂,细胞壁木栓化；花后6周,大量果锈出现在果实表面。据此推断,花后4-6周是‘金帅’苹果果锈形成的关键时期。另一方面,‘丰帅’果皮叶绿素和类萝卜素含量显著低于‘金帅’,而总黄酮和绿原酸含量显著高于’金帅’,特别是在花后4-6周。因而推测,花后4-6周,苹果果皮绿原酸积累对果皮果锈形成有抑制作用。4.以0.05-5mmol·L-1外源绿原酸(CA)在花后4周处理‘金帅’.能显著减少果皮果锈形成,其中0.5mmol·L-1CA处理效应最为显著。外源CA处理可以提高果皮CA和总黄酮含量,而抑制木质素积累。CA处理可以诱导苯丙氨酸解氨酶(PAL)和肉桂酸-4-羟化酶(C4H)活性,但是抑制多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性。CA处理诱导了与绿原酸和总黄酮合成相关基因PAL、C4H、4CL、 CHS以及CHI相对表达量的上调,而与木质素合成相关基因CAD、POD以及PPO的相对表达量下调。作者推测,PAL和C4H活性提高及PAL、C4H、4CL、CHS以及CHI相对表达量的上调有利于总黄酮类物质合成,而PPO和POD活性下降及CAD、POD以及PPO的相对表达量下调,抑制了‘金帅’苹果果锈形成。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
缩略词表  12-13
引言  13-14
第一章文献综述  14-32
  1 苹果芽变育种研究现状  14-18
    1.1 芽变及芽变育种的优点  14-15
    1.2 芽变育种的成就  15
    1.3 芽变鉴定的研究进展  15-18
  2 果实糖含量及其代谢相关酶研究进展  18-21
    2.1 果实中糖的生理功能  18
    2.2 果实糖种类、含量及其组分的动态变化  18-19
    2.3 苹果糖代谢过程  19-21
  3 ‘金帅’果锈  21-24
    3.1 果锈发生的原因  21-22
    3.2 果锈的综合防治措施  22-24
  4 绿原酸  24-30
    4.1 绿原酸的理化性质  24-25
    4.2 绿原酸在植物中的分布  25
    4.3 绿原酸的生物合成途径  25-26
    4.4 绿原酸的生理作用  26-28
    4.5 植物苯丙烷类代谢过程中的关键酶及编码基因  28-30
  5 研究的目的和意义  30-32
第二章 ‘金帅’苹果及其无锈芽变‘丰帅’的ISSR鉴定  32-42
  摘要  32
  ABSTRACT  32-33
  1 材料与方法  33-35
    1.1 试验材料  33
    1.2 ISSR引物及试剂  33-34
    1.3 试验方法  34-35
  2 结果与分析  35-39
    2.1 引物筛选及多态性分析  35-38
    2.2 遗传相似系数分析  38
    2.3 ISSR聚类分析  38-39
  3 讨论  39-40
  4 结论  40-42
第三章 ‘金帅’与其无锈芽变‘丰帅’果实糖积累及其相关酶活性变化的研究  42-52
  摘要  42
  ABSTRACT  42-43
  1 材料与方法  43-45
    1.1 试验材料  43
    1.2 试验方法  43-45
    1.3 数据统计  45
  2 结果与分析  45-50
    2.1 ‘丰帅’与‘金帅’苹果果实的单果重和果形指数的动态变化  45-46
    2.2 ‘丰帅’与‘金帅’苹果果实可溶性糖及淀粉含量的变化动态  46-47
    2.3 ‘丰帅’与‘金帅’苹果果实发育过程中的淀粉酶活性变化动态  47-48
    2.4 ‘丰帅’与‘金帅’苹果果实发育过程中转化酶的活性变化动态  48-49
    2.5 ‘丰帅’与‘金帅’苹果果实发育过程中SS和SPS的活性变化动态  49
    2.6 ‘丰帅’与‘金帅’苹果果实可溶性糖含量与糖代谢酶的相关分析  49-50
  3 讨论  50-52
第四章 ‘金帅’苹果与其无锈芽变‘丰帅’果皮性状分析  52-64
  摘要  52
  ABSTRACT  52-53
  1 材料与方法  53-56
    1.1 材料  53
    1.2 方法  53-55
    1.3 统计分析  55-56
  2 结果与分析  56-62
    2.1 ‘金帅’和‘丰帅’苹果果实性状比较  56
    2.2 ‘金帅’苹果果锈发生过程观察  56-60
    2.3 ‘金帅’与‘丰帅’苹果果皮色素变化差异  60-61
    2.4 果实发育早期‘金帅’与‘丰帅’果皮绿原酸和类黄酮物质含量差异  61-62
  3 讨论  62-64
第五章外源绿原酸处理减少‘金帅’苹果果锈的效应  64-80
  摘要  64
  ABSTRACT  64-65
  1 材料与方法  65-69
    1.1 试验材料与处理  65-66
    1.2 方法  66-69
    1.3 统计分析  69
  2 结果与分析  69-77
    2.1 不同浓度外源绿原酸处理对‘金帅’苹果果锈形成的影响  69-70
    2.2 外源绿原酸处理对‘金帅’苹果内源绿原酸、总黄酮及木质素含量的影响  70-71
    2.3 外源绿原酸对次生物质代谢相关酶活性的影响  71-73
    2.4 果锈指数与类黄酮及酶类物质活性的相关分析  73-74
    2.5 外源绿原酸对次生物质代谢相关编码基因表达的影响  74-77
    2.6 外源绿原酸处理对‘金帅’苹果品质的影响  77
  3 讨论  77-80
本文结论与创新点  80-82
  主要结论  80-81
  主要创新点  81-82
参考文献  82-96
硕士期间发表文章及专利申请  96-98
致谢  98

‘金帅’苹果无锈芽变品种鉴定与防锈技术的研究

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