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《中国农业科学院》 2004年
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增强番茄果实颜色基因的精细定位及相关基因的差异表达

王孝宣  
【摘要】：番茄果实颜色是重要的品质性状之一，利用野生番茄中增强果实颜色的基因对于果实颜色品质改良具有重要意义。为此国内外研究者展开了广泛的研究，已从野生番茄中鉴定了54个与果实颜色有关的QTL，并建立了主效QTL近等基因系(QTL-NILs)或亚近等基因系(sub-NILs)，例如TA517就是野生多毛番茄(L．hirsutum)LA1777的一个渐参系，以普通番茄E6203为遗传背景含有1个长50cM来自LA1777第4染色体底端的片段，QTL分析表明该片段含有2个明显增强果实颜色的QTL。 本研究在前人研究工作的基础上，以TA517及其近等基因系为主要材料，对其中的2个增强果实颜色的QTL进行了精细定位，并利用cDNA-AFLP方法研究了含有增强果实颜色QTL的材料在果实不同发育阶段基因的差异性表达。目的在于：通过QTL精细定位获得与之紧密连锁的分子标记，增强育种家操作QTL能力，并为QTL的进一步克隆提供理论依据；通过基因差异性表达鉴定和分离与果实颜色相关的基因，研究基因在果实不同发育阶段的表达，并初步探讨QTL影响果实颜色的机制。主要结果如下： 1、进行了能否将潘那利番茄图谱上的分子标记应用到多毛番茄进行遗传分析，并将其转化为易于操作的PCR标记以克服RFLP和COS标记的操作复杂、耗时长、需要放射性步骤和成本高的缺点的尝试，通过对21个RFLP和COS标记的CAPS转化分析，获得了11个可用于多毛番茄的CAPS标记，利用11个CAPS标记对TA517及其近等基因系进行遗传分析，获得了与预期结果一致的多态性，表明RFLP和COS标记可以转化为易于操作、效率高成本低的CAPS标记。 2、利用72个Ecor I／Mse I引物组合对多毛番茄LA1777、TA517及E6203进行了AFLP分析，结果每对引物可以扩增出60～100条分子量为20～600bp的谱带，一共发展了8个AFLP标记，其引物组合及其分子量分别为：E32／M47-180、E32／M59-90、E33／M48-160、E37／M49-290、E38／M47-150、E38／M62-300、E41／M59-140和E41／M60-180，通过连锁分析将8个标记定位于多毛番茄第4染色体底端长度为50cM的片段内。 3、利用CAPS和AFLP标记构建了番茄第4染色体底端长50cM片段的精密分子遗传图谱，该图谱由26个标记组成，其中包括新建立的11个CAPS标记和8个AFLP标记，是原有图谱上的10个标记的2.6倍。图谱覆盖了番茄第4染色体底端长50cM的片段，两个标记之间的平均距离1.92cM。该图谱将为该染色体片段内的质量基因定位、基因组比较研究和重要农艺性状QTL的精细定位奠定基础。 4、对多毛番茄第4染色体底端长50cM片段内的2个增强果实颜色的QTL进行了精细定位，eco14.1增强果实表面颜色，ico14.2增强果实内部颜色，结果将eco14.1定位于标记CT50与E41／M59-140之间，遗传距离为2.0cM，比原有的距离5.5cM缩小了3.5cM。将ico14.2定位于标记CP57和CT173之间，遗传距离为2.3cM。 5、cDNA-AFLP是研究番茄基因差异性表达较为理想的方法，利用该法检测到162个在果实的膨大期、绿熟期、转色期和完全成熟期特异表达的TDF。利用在选择性扩增中相同的引物组合对分子量大于180bp的90个TDF进行了再次扩增、纯化、序列测定和同源性比较分析。结果发现2个TDF与已克隆的基因序列相比同源性较高。TDF-_(TA1465B_E33／M60-460)(来自番茄TA1465的转 色期，利用引物组合E33彻60进行选择性扩增后获得，分子量为460bP)的序列与番茄属(SoIan， 勿cqpersi洲间叶绿体忿尺入叼一eu基因序列的同源性高:TDF一TA，467B一3、60_30。的序列与番茄的透性 酶基因、生长素生长促进子蛋白质、蛋白质磷酸酶和ACC4基因的同源性高。其余TDF和已知 功能基因的序列相比同源性较差，只有19一23个碱基与己克隆的基因序列一致。在含有增强果实 颜色QTLe。。14.1或(和)j。014.2的番茄及对照之间，同源性分析均未检测到含有eco14.1或 (和)工。0] 4.2的番茄材料在果实发育各个阶段特异表达的TDF与类胡萝卜素合成途径有关的酶的 基因有较高的同源性，但与果实颜色密切相关的类胡萝卜素合成途径、乙烯代谢途径、富含亮氨 酸的蛋白质合成途径等高度相关，表明配014.1和jco]4.2不属于类胡萝卜素代谢途径有关的酶 的基因，可能属于调节和控制因子。 6、在cAPs实验中，基于一些 CApS标记分享同一种限制性内切酶的事实，结合Multinlex-PcR 在同一扩增反应中应用不同引物对能同时扩增相应序列的优点，应用MultiPlex一cR和c妙s原理 首次研究建立了MutiPlex-cAPs技术。该技术能同时检测2个、3个或多个c”s标记的多态性， 其效果等同于各个cAPs标记的多态性的叠加，具有重复性好、分析效率高、成本低等优点，可 广泛用于番茄及其它作物快速的遗传鉴定和分子育种中。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：S641.2

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【引证文献】
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6 李红;我国用航天技术育出蔬菜新品种[N];农民日报;2001年
7 中国WTO/TBT国家咨询点 徐战菊;巴西蕃茄浓汁制品技术法规生效[N];国际商报;2004年
8 成文华;保护地番茄畸形果的防治[N];陕西科技报;2010年
9 王刚;种菜巧用赤霉素[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2009年
10 州科技局供稿;种植大棚蔬菜有讲究[N];博尔塔拉报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜峰;拮抗酵母诱导番茄果实抗性基因的分离与功能鉴定[D];浙江大学;2008年
2 董晓庆;1-MCP在采后果实内的吸附扩散特点及对品质保持的研究[D];西北农林科技大学;2013年
3 谢丽娟;转基因番茄的可见/近红外光谱快速无损检测方法[D];浙江大学;2009年
4 汪志威;百菌清和毒死蜱在设施作物上的动态分布、迁移特征和果实中农药去除方法的研究[D];浙江工业大学;2013年
5 程琳;Spd影响高温下番茄果实类胡萝卜素代谢分子机制研究及S1MAPK3的功能分析[D];浙江大学;2012年
6 高超;番茄果实成熟相关转录因子RIN功能及其对MicroRNA表达调控研究[D];中国农业大学;2014年
7 蔚变云;番茄果实乙烯信号转导组分EREBPs基因克隆和表达研究[D];中国农业大学;2003年
8 伊淑莹;多胁迫诱导型Lehsp23.8启动子的分子克隆及其功能分析[D];山东师范大学;2007年
9 顾采琴;Ca～(2+)、CaM及其目标酶与乙烯诱导番茄和草莓果实成熟衰老关系的研究[D];浙江大学;2003年
10 王凤德;牛蒡低聚果糖诱导植物抗病的分子机制研究[D];山东大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 裴娇艳;番茄果实采后品质特性变化及预测模型研究[D];南京农业大学;2010年
2 滕林;番茄果实品质形成特征及其与环境关系的模拟研究[D];西北农林科技大学;2010年
3 王卫平;花期施用外源生长素类物质对番茄果实果糖代谢影响的研究[D];沈阳农业大学;2011年
4 张志明;二氧化碳施肥对番茄果实品质的影响[D];浙江大学;2012年
5 阮美颖;紫色番茄果实主要色素积累、果色遗传规律及种质创新研究[D];浙江师范大学;2013年
6 贺会强;日光温室春茬番茄施肥指标的研究[D];西北农林科技大学;2012年
7 郭艳红;水氮耦合对黑河中游番茄生产的影响[D];甘肃农业大学;2013年
8 鲁亚辉;契斯曼尼番茄果实中可溶固形物含量及β-胡萝卜素含量相关QTL分析[D];中国农业科学院;2012年
9 密森;番茄果实主要芳香物质含量和营养品质组成变化的研究[D];扬州大学;2012年
10 赵坤霞;转反义ACS基因番茄果实在成熟过程中类胡萝卜素的变化研究[D];中国农业大学;2004年
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