桃三个MADS-box基因调控果实发育期分子机理的研究

Fruit development period is an important breeding content in peach. Bred varieties with different fruit maturity dates are an effective way to overcome the shortcoming of intolerance storage and to extend the supply of fresh fruit in mature peach. Based on the studies of three MADS-box genes that was associated with fruit development and maturity, whose interact genes will be identified by Y2H/CHIP-seq. Moreover, this project will perform QTL mapping for fruit development period using progeny plants by crossing between earliest and latest mature peach varieties. Then, identity between QTL regions and interaction genes of three MADS-box genes will be surveyed in the location of Chromosomes; major genes for fruit development period will be identified and verified by transgenic experiment. Finally, the network model of the major genes regulated by three MADS-box genes will be constructed to elucidate the molecular mechanism of fruit development period. In addition, molecular markers tagging these major genes can be developed to serve as molecular tools for screening different fruit development perios in peach species.

果实发育期是桃品种育种的一项重要内容，培育出不同成熟期品种是克服桃不耐贮藏的缺点、延长鲜果供应期的有效途径。本项目拟在我们前期发现的三个可能与果实发育及成熟相关的MADS-box基因的基础上，继续鉴定它们的互作和调控基因，同时利用我们已构建的极早熟和极晚熟桃品种杂交分离群体进行果实发育期的基因定位研究，分析MADS-box互作和调控基因与控制桃果实发育期基因位点之间在染色体上位置的一致性，明确控制桃果实发育期的关键基因及其调控方式，构建MADS-box基因调控桃果实发育期的网络模型，发掘桃果实发育期相关基因的等位变异与分子标签，为桃果实发育期遗传改良提供理论依据和分子工具。

果实发育期是桃品种育种的一项重要内容，培育出不同成熟期品种是克服桃不耐贮藏的缺点、延长鲜果供应期的有效途径。本项目检测了前期发现的三个MADS-box 基因对果实发育期的调控功能，挖掘出其下游互作基因的类型；同时利用杂交分离群体对果实发育期进行了QTL定位，结合发育和成熟果实的转录组数据，获得38个与果实成熟相关的基因，其中有12个基因与MADS-box转录因子的下游调控基因类型一致。在此基础上，对这12个基因在果实成熟过程中的调控功能展开了研究，主要结果如下：（1）以转录组数据为参考，结合qRT-PCR验证，筛选出了适合用于桃果实发育过程中基因表达水平检测的两个内参基因（Ppa008668m和Ppa005874m）；（2）以自然群体溶质型桃的未成熟和成熟果实为材料，检测这12个基因在果实中表达水平的变化，发现有8个基因（PpACS1、PpACO1、PpERF.A16、PpHB.G7、PpTCP.A2、PpWRKY.D2、PpGT-2和PpRAX）在未成熟和成熟果中的表达水平存在差异；（3）检测PpACS1、PpACO1和PpERF.A16在乙烯利和1-MCP处理桃果实中的表达水平，发现这3个基因均受乙烯的正调控；（4）PpERF.A16能够与PpACS1和PpACO1启动子直接结合，促进这两个基因的表达和乙烯和合成，从而参与果实成熟的调控；（5）PpHB.G7同样能够与PpACS1和PpACO1启动子直接结合，促进这两个基因的表达和乙烯和合成，从而也参与果实成熟的调控；（6）VIGS沉默PpTCP.A2促进了PpACS1表达和乙烯的合成，从而说明PpTCP.A2负调控果实成熟；（7）PpRAX不参与对果实成熟过程中乙烯合成的调控，但影响果实软化基因PpendoPGM基因的表达，可能参与果实成熟的调控；（8）PpWRKY.D2和PpGT-2不参与果实成熟过程中乙烯合成的调控以及果实软化基因PpendoPGM基因的表达。这些研究结果为桃果实发育期遗传改良提供基因资源和理论依据，有利于我国桃产业的可持续健康发展，符合我国农业发展的重大战略需求。