番茄果实可溶性糖含量遗传规律的研究及QTL定位

摘要

番茄(Solanum lycopersicum)是产量最高的30种农业栽培作物之一。糖类被认为是组成果实干物质的重要成分，也是果实风味品质的重要组成因素之一，因此在番茄果实风味及营养方面尤其是糖含量方面进行了深入的研究以满足消费者的需求。 本研究利用了两个含糖量差异显著的番茄品种16513及16698作为母本和父本，构建了六世代遗传群体，对六个世代的群体的番茄果实可溶性糖含量及其它13个农艺性状进行了调查，对番茄果实可溶性糖含量的相关性及通径分析、遗传模型进行研究，同时利用高通量测序技术及BSA法对果实可溶性糖含量相关的DNA区段进行了QTL定位分析，并且在实验过程中对番茄可溶性糖含量的测定方法进行了优化，具体研究结果如下: (1)对不同糖分的测定方法进行了优化，其中利用蒽酮硫酸比色法测定可溶性糖含量的最佳试验条件:硫酸浓度为85％，测定波长为620nm，，显色温度为95℃，显色时间为3min显色剂用量为500μl;蒽酮硫酸比色法测定果糖含量的最佳条件:硫酸浓度为85％，波长为620nm，显色剂用量为400μl，在冰水中加样测定吸光值较稳定，显色时间为3min;DNS法测定还原糖含量的最佳条件:波长为540nm，显色时间为4min，显色剂用量为200μl。 (2)对F2群体不同性状测定结果进行分析，发现果形指数、心室数外的峰度值大于1，心室数和硬度偏斜度大于1，单果重、横径、纵径、可溶性固形物、果肉厚、可溶性糖、还原糖、果糖、葡萄糖、有机酸、糖酸比均为连续分布呈现正态分布的规律，符合数量性状的遗传特点。 (3)对F2群体14个性状进行相关性分析，结果显示:番茄果实可溶性糖含量在表型上与可溶性固形物、还原糖、葡萄糖、果糖、有机酸、糖酸比呈极显著相关，可溶性糖含量与单果重、横径、果形指数、硬度、果肉厚呈不显著相关。在遗传相关方面与可溶性圆形物、有机酸、还原糖、葡萄糖、果糖呈极显著相关，可溶性糖含量与单果重、横径、果型指数、硬度、果肉厚呈不显著相关。 (4)对F2群体不同性状测定结果进行通径分析表明:番茄果实可溶性糖与可溶性固形物、有机酸、还原糖、糖酸比、心室数、纵径的通径系数显著且直接贡献达到显著正效应，这六个性状是影响番茄果实可溶性糖含量的主要性状。 (5)番茄果实可溶性糖含量的遗传模型为一对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因模型(MX1-AD-ADI)。番茄果实可溶性糖遗传参数中主基因显性效应是-0.0007，加性效应为0.0439，显性度则为-0.0159，应为显性负效应遗传;主基因在BC1、BC2、 F2中的遗传力分别为1.39％、1.37％、0.84％，多基因遗传力分别63.07％、56.88％、73.09％，主+多基因遗传力在BC1、BC2、 F2群体中分别为64.06％，59.6％，73.93％;番茄果实可溶性糖含量的遗传效应以多基因效应为主且环境对可溶性糖遗传的影响相对较小。 (6)通过重测序及BSA分析将与可溶性糖含量相关的QTL初步定位于4号染色体上的10M-50M区域和5号染色体的3cM-63cM区域，对区域内的1871个基因进行了GO及KEGG富集分析，发现这些基因在不同的功能组分中均有富集，主要参与了6种不同的代谢通路，其中参与糖代谢过程的有47个基因。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 研究目的及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 糖类的分类及功能

1．2．2 测糖方法

1．2．3 番茄果实中糖含量的种类及分布

1．2．4 番茄果实糖含量的影响因素

1．2．5 番茄果实可溶性糖含量相关性及通径分析研究

1．2．6 番茄果实可溶性糖含量遗传规律进展

1．3 QTL定位方法

1．3．1 QTL定位一般步骤及方法

1．3．2 重测序及QTL定位方法

1．3．3 糖含量相关QTL定位研究

1．4 研究内容

1．5 技术路线

2 材料与方法

2．1 实验材料、仪器与药品

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 实验药品

2．2 实验方法

2．2．1 构建群体

2．2．2 番茄果实性状指标的测定

2．2．3 糖含量测定方法的优化

2．2．4 相关分析及通径分析

2．2．5 遗传规律分析

2．2．6 父母本重测序分析及QTL定位

3 结果与分析

3．1 糖含量测定方法的优化

3．1．1 可溶性糖含量测定方法的优化

3．1．2 还原糖含量测定方法的优化

3．1．3 果糖含量测定方法的优化

3．2 六世代遗传群体可溶性糖含量分析

3．3 F2群体各性状的正态分布检验

3．4 相关分析与通径分析

3．4．1 各性状与番茄果实可溶性糖相关分析

3．4．2 各性状与番茄果实可溶性糖通径分析

3．5 番茄果实可溶性糖遗传规律分析

3．5．1 六世代遗传群体次数分布

3．5．2 最适模型的选择

3．5．3 遗传参数估计

3．6 重测序与QTL定位结果

3．6．1 DNA提取结果

3．6．2 数据质量检测

3．6．3 index频率图

3．6．4 关联区域内基因功能注释分析

3．6．5 KEGG分析

4 讨论

4．1 测糖方法的研究

4．1．1 可溶性糖含量测定

4．1．2 还原糖含量测定

4．1．3 果糖含量测定

4．2 番茄果实可溶性糖的表现

4．3 番茄果实可溶性糖与其它性状的相关及通径分析

4．4 番茄果实可溶性糖的遗传规律研究

4．5 番茄可溶性糖遗传基因的初步定位

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文