桃树抗寒基因的分子标记与定位

Cold resistance breeding is one of the main objectives of peach breeding, but a reliable indicator for early identification of the cold hardiness of the hybrid seedlings is lack. Since 2003, using cold resistance and cold sensitive varieties as parents, our research group specially designed genetic hybridization experiments (orthogonal, anti-cross, selfing), and hardiness separation materials were obtained through the identification of natural low temperature. Early study results showed that the peach cold tolerance is controlled by nuclear genes, and the cytoplasm also play an important role. The research of the gene mapping and the relation of cytoplasm and cold resistance will provide the basis for early identification of peach hardiness breeding, and the following research will be proceeded:1. RAPD markers linked to the cold resistant gene in peach will be screened using RAPD technique. Markers linked to cold resistant genes will be screened by the method of SSR and BSA. The cold resistance gene will be mapped, and the Phenotypic values and theory genetic values of the major gene will be calculated. 2. Extracting mitochondrial DNA, and its specific fragments will be amplified by PCR. The difference between cold resistance and cold sensitive peach varieties will be identified by the fragment sequencing and comparative analysis, and the relation of cytoplasm and cold resistance will be explored.

抗寒是桃育种的重要目标，但抗寒育种过程中缺少对杂种实生苗抗寒性进行早期鉴定的可靠指标。为此，从2003年起，以抗寒、不抗寒品种为亲本，专门设计杂交试验（正交、反交、自交），并通过田间低温鉴定，获得了抗寒力显著分离的实生群体。研究结果表明，桃抗寒性状除了核基因控制以外，细胞质也发挥着重要的作用。对桃树抗寒性状的核基因定位以及细胞质与抗寒性关系的研究，能够为桃树抗寒育种的早期鉴定提供理论依据，拟进行如下研究：1.利用RAPD技术通过随机引物的筛选，获得桃抗寒基因的RAPD标记；利用SSR技术通过BSA法，筛选出与抗寒基因紧密连锁的SSR标记，并对抗寒基因进行定位以及提出主基因位点的效应值和理论遗传值。2.提取线粒体DNA，用PCR扩增其特异性片段，通过测序和比对分析，找出抗寒与不抗寒之间的差异，探索细胞质与抗寒性的关系。

桃树是我国果树的主要树种，但桃树抗寒性差，生产上的许多栽培品种一旦遇到低温年份树体常发生冻害，轻者影响当年果实产量和树体生长势，重者拔树重新栽植。在桃抗寒育种实践中，始终面临着一个难题，即缺少对杂种实生苗的抗寒能力进行准确鉴定的形态或生理指标，不能进行早期淘汰或选留（即预先选择），只能将全部杂交苗培养成大树后等待自然选择。因此，桃树抗寒育种者始终期望着能够找到一个可靠的相关指标，提早淘汰那些不抗寒的基因型（单株），保留抗寒的基因型（单株），从而实现对抗寒性状的定向选择，并节省大量的人力、物力和土地。. 课题组从2003年起，以抗寒、不抗寒品种为亲本，分别进行了正、反交试验以及自交试验，626个F1代单株定植于育种基地。2009年冬季，我国北部遭遇了几十年不遇的低温，给这些地区的桃树生产造成了很大损失。同时，昌黎地区-23°～-26°的自然极端低温对本课题准备的近十年的626个F1代单株的抗寒程度直接进行了鉴定和分级，为研究早期鉴定指标提供了珍贵的材料。. 在冬季自然条件下，课题组对桃树枝条的电导率、丙二醛、可溶性糖、脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、含水量、抗坏血酸和谷胱甘肽等抗性生理指标进行了测定。此外，将供试材料分为抗寒和不抗寒两个基因池对引物进行初筛，再利用初筛得到的引物用单株进行验证，得到SSR分子标记。具体结果为：.随着温度的降低，桃枝条的细胞膜受到伤害，细胞膜透性增大，电解质渗出，相对电导率升高，可溶性糖含量与可溶性蛋白含量增加；抗寒性品种的束缚水含量高，束/自比与品种抗寒性呈正相关；在深度休眠下，抗寒品种的超氧化物歧化酶（SOD）活性显著高于不抗寒品种。因此，相对电导率、可溶性糖和可溶性蛋白质含量、束缚水/自由水和SOD活性与桃的抗寒性有关，而MDA含量、POD和CAT酶活性、谷胱甘肽含量、游离脯氨酸及Vc含量无规律性差异，与桃的抗寒性关系不明显。.筛选出一个对桃的树体抗寒性具有较强鉴别力的多态性SSR引物BPPCT011，该引物位于桃的第1连锁群，在桃抗寒育种中可用于对杂种实生苗的早期鉴定。