葡萄种质资源糖和酸含量变异特点及全基因组关联分析

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:spring2011
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葡萄是中国最重要的果树之一。果实品质是决定葡萄市场价值的基础,而果实品质多为复杂基因控制的数量性状,受遗传背景和生长环境的共同影响。葡萄资源十分丰富,为葡萄品种改良提供了足够多的遗传基础。本研究通过分析254个葡萄种质中果实糖、酸的成分和含量,阐明葡萄种质资源果实糖、酸含量变异特点,并通过全基因组关联分析(GWAS)寻找与葡萄糖、果糖、总糖及酒石酸含量高度相关的SNP位点或候选基因,为将来葡萄品质调控基因的挖掘奠定了基础,也为葡萄育种中亲本的选择提供了依据。主要结果和结论如下:  葡萄糖和果糖是果实中主要的糖类,占到总糖的90%左右,比例接近1∶1。总糖的变化范围为24.58~257.61mg/g.FW,蔗糖含量的变化范围在0.34mg/g.FW~151.10mg/g.FW,葡萄糖的变化范围为14.65mg/g.FW~123.94mg/g.FW,果糖的变化范围是8.58mg/g.FW~120.04mg/g.FW。相对于欧亚种葡萄,欧美杂交品种具有高糖、低酸的特性。酿酒品种比鲜食品种具有更高的糖酸含量。欧美杂交品种中果实α比率显著低于欧亚种葡萄,果糖比例更高。因此,在相同的糖含量下,欧美杂交品种比欧亚种葡萄更甜。典型的高总糖葡萄品种为05-1-220、蜜汁、北红,高蔗糖型的品种为蜜汁和植180。  酒石酸和苹果酸是葡萄中主要的有机酸种类,且酒石酸含量显著高于苹果酸。总酸的变化范围为0.1mg/g.FW~20.9mg/g.FW,酒石酸的变化范围为0.1mg/g.FW~13.40mg/g.FW,苹果酸的变化范围为0.26mg/g.FW~12.94mg/g.FW。欧亚种葡萄果实中总酸、苹果酸的含量显著高于欧美杂交品种。欧美杂交品种葡萄中酒石酸与苹果酸之比显著高于欧亚种葡萄。酿酒品种较鲜食品种具有高酒石酸,低苹果酸的特征。高苹果酸类型的品种有5BB、贝达、北紫等,高酒石酸的品种有红泽,北红,北醇等。  主成分分析结果表明,糖酸含量的前两个主成分(PCs)已经代表了糖酸品质性状89%以上的信息。第一主成分与葡萄糖和果糖高度相关,第二主成分与有机酸含量高度相关。欧美杂交品种果实中糖含量很高,尤其是蔗糖的含量较高。欧亚种葡萄有机酸含量较高。其他种间杂种果实糖含量较高,尤其是葡萄糖和果糖的含量较高。野生种果实中酸含量较高,糖含量较低。酿酒品种大部分集中于第一、二象限,有机酸含量较高。  通过对254个品种中糖、酸含量与全基因组测序数据的关联分析,发现了一些与糖、酸显著相关的SNP位点或候选基因。这些基因包括糖、酸生物合成和代谢中的关键酶基因,与糖、酸转运相关的基因和一些与植物抗性相关的基因。  综上所述,葡萄种质资源的收集、调查和研究对提高果实品质和培育新品种具有重要的意义。筛选出的糖、酸含量与组成存在显著差异的品种,为不同的育种目标提供了潜在的可利用资源。通过将葡萄糖、果糖、总糖、酒石酸数据与全基因组测序数据关联分析,挖掘与相关表型性状相关联的基因,获取候选基因和SNP位点,为研究表型性状遗传机制打下基础。
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