【毕业学位论文】（Word原稿）源于多毛番茄控制果实颜色等性状的QTL定位及相关基因的研究蔬菜遗传育种论文

密级 ： 论文编号： 中国农业科学院 博士学位论文 源于多毛番茄控制果实颜色等性状的 位及相关基因的研究 on of on of I 摘 要 番茄的果实颜色是重要的品质指标之一。果实颜色越深，番茄红素含量越高，品质越 好。最近研究还表明番茄红素具有降低人类患某些恶性肿瘤风险的保健功能。因此，通过遗传改良，增加果实番茄红素的含量是番茄品质育种的重要目标。围绕这一目标，国内外研究者从生理生化代谢、基因表达调控等方面进行了广泛、深入的研究。同时，在野生资源的挖掘利用方面也做了大量的工作。对番茄红素代谢过程中的一些重要酶的基因已经进行了遗传定位和分离、克隆。例如，研究表明 牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸 合成酶（ 番茄红素合成过程中的限速酶之一，编码该酶的基因被初步定位在番茄第 4染色体的末端。从普通番茄和野生番茄中鉴定出了 108 个 与果实颜色有关的 建立了相应的渐渗系或近等基因系。其中， 生多毛番茄 (一个渐渗系，含有来自 4 染色体末端 1 段长 50染色体片段。研究表明该染色体片段含有增强果实颜色的基因，但是该外源染色体依然较长，有一些不良性状的连锁累赘。另外，该区段的分子标记数量不够饱和。 本研究拟在前人研究的基础上，为 4 染色体上的外源片段建立更饱和的分子标记图谱，对该片段上调控果实颜色等性状的基因（ 行定位，对 因进行精细定位，并分 析该基因与果实颜色之间的关系。目的是为利用分子标记辅助选择获得外源染色体片段更短、不良连锁累赘效应更小的高番茄红素优异种质材料，为丰富人们对番茄红素合成途径调控机制的进一步了解提供技术支撑和理论依据。主要研究结果如下： 1 利用 标记，构建了番茄第 4 染色体末端长 50色体片段精密分子遗传图谱，该图谱由 33 个标记构成。 两个标记之间的平均距离为 中 17 个标记，包括 3 个 记、 2 个 记、 1 个 记、 1 个 2个 1个 个 本研究新发展的标记。 2. 利用 记 记 别 对 及 共 2000 个 株进行筛选，得到含目的染色体片段的重组单株 31 个。对 31 个重组单株进行遗传分析表明这些材料含有的外源基因片段在不同程度上都比 ，处于 标记 素含量高，可以应用到育种中。 3. 利用单标记分析法对 的果实颜 色等性状进行 位，在标记 间，检测到一个控制番茄红素含量的 将其命名为 标记 测到 12 个控制果实颜色系数 L（亮度）、 A（红色度）、 B（黄色度）、 度）、 调）、 A/B、（ A/B） 2等的 中 5 个控制外部果实颜色系数的 分别是 、 A/B） 2， 7 个控制匀浆果实颜色系数的 分别是 、 A/B） 2、 此外，还检测到两个控制果实平均重的 一个控制可溶性固形物含量的 两个控制果形指数的 茄红素含量 与基因 步推测作为类胡萝卜素上游的 . 对 6203的两个材料的 处碱基存在差异，通过设计特异引物 12 个近等基因系进行遗传鉴定， 结果将 因定位在 有的染色体片段内，在标记 间。利用 31 个重组单株对 因特异标记进一步验证，将此基因定位在标记 59 和 间。通过相关性分析表明该标记与番茄红素及果实颜色系数之间存在极显著或显著的关联， 进一步从分子水平证明因内碱基的差异有可能是导致两个材料果实颜色之间存在 差异的原因。 进化树分析结果表明本实验得到的 拟南芥中的 类关系最近，表明该酶可能存在于质体中为质体中叶绿素、类胡萝卜素以及贝壳杉烯和赤霉素等提供前体物质 记的原理和多引物 术，建立了一种共显性标记技术 记对 12 份番茄近等基因 系进行遗传鉴定和 1000个 速、简便、成本低的特点，可用于番茄和其它作物的分子育种。同时在鉴定杂交 种子的纯度，以及农作物新品种审定、保护品种的知识产权等方面也提供了方法和技术借鉴。 速、准确的评价果实颜色和番茄红素的方法，本研究采用 果皮、果胶、胎座以及匀浆的果实颜色进行评价。通过对番茄红素含量与果实颜色系数 L、 A、 B、 A/B、（ A/B） 2等的相关分析结果表明，番茄红素含量与囊果皮、果胶、匀浆的果实颜色系数 明果实内的番茄红素含量主要与番茄果实的果肉和果胶有关。同时建立了果实颜色系数与 番茄红素的回归方程，结果表明 、 Y（ A/B） 2三个果实颜色系数的回归方程对番茄红素含量的预测值与实际测定值之间的符和程度较高。说明可以用色差仪对番茄红素含量进行预测，该方法简单方便、省时省力，避免了 方法测定中存在周期长，价格昂贵等缺点，由于该仪器体积小，携带方便，为育种家在田间品种选育上提供了新方法。 关键词 ：番茄，果实颜色，番茄红素， is of on of of to a in A to Up to 108 is a in 6203 a 50cM of . As as in is on we to in of 1)of ) a be as 1. of 3 is on 17 1 1 1 in 2. A 000 F2 6203 6203 0974 1546 6203 in 1 a 0cM by 0974 a be 3. 0974 12 by by 、 A/B） 2 、 、 A/B）2、 0974by TL by 0974 in it is be to of . 6203 by by by by 0974 on of 1 23/a of in to in of 5. We to 000 F2 is by It is AS in 6. In to a we by a UE of is A/B, A/B） 2 of to of of be to of on of in a in It a V 目 录 第一章 引 言 . 1 1 番茄果实类胡萝卜素合成途径及基因工程研究 . 2 胡萝卜素合成途径 . 2 基因研究 . 5 2 番茄第 4 染色体上果实颜色等 研究概况 . 6 3 番茄果实颜色评价方法研究概况 . 8 于番茄果实颜色的几种评价方法 . 8 于色差仪测定方法及测定参数的分析 . 9 于几种评价方法的相关性 . 9 4 基因精细定位 . 10 于作图群体 . 10 于分子标记 . 11 位方法 . 12 5 本研究的目的和意义 . 13 第二章 番茄第 4 染色体末端分子遗传图谱的构建 . 14 第一节 利用胚培养对 2 个番茄 杂交组合加代 . 14 1 材料与方法 . 14 料 . 14 法 . 14 2 结果与分析 . 14 同成熟度的胚对培养结果的影响 . 14 3 讨论 . 16 佳的胚培养时期 . 16 响胚培养成活率的其它因素 . 16 第二节 分子标记的筛选 . 17 1 材料与方法 . 17 料 . 17 验方法 . 17 2 结果与分析 . 23 的染色体片段的 记的筛选及其对近等基因系的遗传鉴定 . 23 标记转化为 析结果 . 24 记分析结果 . 26 析结果 . 27 3 讨论 . 31 第三节 特异 记的获得 . 34 1 材料与方法 . 34 料 . 34 法 . 34 2 结果与分析 . 35 的片段的回收测序 . 35 序结果及引物设计 . 36 异 记的转化 . 36 3 讨论 . 38 第四节 第 4 染色体末端分子遗传图谱的构建 . 39 1 材料与方法 . 39 料 . 39 验方法 . 39 2 结果与分析 . 41 组体的筛选 . 41 用 标记对重组体的遗传鉴定结果 . 42 锁图谱的构建 . 45 3 讨论 . 46 第三章 番茄第 4 染色体果实颜色等性状的 . 50 第一节 番茄 果实颜色评价方法的研究 . 50 1 材料与方法 . 50 料 . 50 验方法 . 50 2 结果与分析 . 52 实颜色相关系数测定 . 52 茄红素含量测定 . 53 茄红素含量与果实颜色系数 . 54 归预测研究 . 55 3 讨论 . 57 、 A、 B 等果实评价系数 . 57 茄红素含量与果实颜色评价系数的相关性 . 58 归预测 . 58 第二节 番茄第 4 染色体上影响果实性状的基因研究 . 61 1 材料与方法 . 61 料 . 61 实颜色评价、果实平均重 、果形指数、可溶性固形物的测定 . 61 传参数计算 . 61 析 . 61 2 结果与分析 . 62 茄红素、果实平均重、果形指数、可溶性固形物的田间表现 . 62 实颜色等性状的定位 . 63 3 讨论 . 66 第四章 番茄类胡萝卜素合成途径中 因的 定位和功能研究 . 69 1 材料与方法 . 69 料 . 69 验方法 . 70 2 结果与分析 . 71 并引物设计 . 71 并引物 扩增和测序 . 72 因的初步定位 . 75 因的进一步定位及功能研究 . 76 3 讨论 . 77 第五章 术的建立 . 79 1 材料与方法 . 79 料 . 79 提取 . 79 术的建立 . 79 用 术对标记 行转化 . 80 2 结果与分析 . 81