苹果果实质地品质形成机理的研究

果实质地品质是苹果质量的核心。在已明确了泰山早霞苹果果实发育后期乙烯释放高峰的出现是导致果实软化变绵的主要原因、发现了乔纳金苹果硬肉芽变并构建了新疆红肉苹果与富士等苹果品种杂种F1分离群体的基础上，本项目进一步以泰山早霞、乔纳金硬肉芽变与母株以及杂种F1群体中的脆肉与绵肉株系等3组质地差异明显的苹果种质不同发育时期果实为试材，观察细胞及细胞壁的超微结构，测定乙烯释放量、PG、α-L-Af及Exp7等细胞壁酶活性变化及其基因表达量；利用抑制差减杂交（SSH）技术，筛选不同质地材料的差异基因，初步了解其功能；用酵母双杂交分析乙烯信号转导下游基因mdEIN3及mdERF1编码蛋白间的互作，用原位杂交等分析下游基因与mdPG基因的互作，从而研究乙烯信号转导下游元件对泰山早霞果实mdPG基因的调控；通过以上研究，探讨苹果果实质地品质形成的细胞学特征、生理机制及分子机理，为苹果质地品质调控提供参考。

果实质地是水果品质构成因子中最重要的因素之一，它不仅影响鲜食品质，而且是决定贮运品质的关键因子；课题所有研究内容均按计划进行，主要取得了如下研究成果：①研究发现，泰山早霞’多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性快速上升及高峰的出现是导致其硬度快速下降的关键原因，果实内源乙烯大量积累是导致PG酶活性上升的关键原因，ZMdPG1, ZMdERF1 , ZMdERF2和ZMdEIL2基因的表达响应内源乙烯的调控；②容易软化变绵的‘乔纳金’苹果酯类成分种类多、含量高，而脆肉芽变醇类和醛类成分种类多、含量高；两份材料果实发育后期果实硬度和脆度的差异及其变化，可能是ACS、PG等多种基因协同作用的结果，其中ACO、PG、β-Gal和XET是关键基因；③ 运用第二代高通量测序技术（RNA-seq）对新疆红肉苹果杂种F1代群体中的红肉和白肉株系进行了转录组分析，共得到了114个差异表达基因，其中有88个基因在红肉苹果中上调表达，显著富集于类黄酮代谢途径和胁迫应激反应；④用紫红1号优株叶片诱导了愈伤组织，研究发现，愈伤组织在正常组织培养条件下为红色，高浓度的 NAA和2,4-D花青苷合成被显著抑制，愈伤变为白色或黄色；⑤新疆红肉苹果与苹果品种杂种F1结果年龄早，果皮与果肉总酚含量等功能成分遗传能力强，从杂种F1代群体中能够选育出抗氧化能力强、类黄酮含量含量高的功能型红肉脆肉优良株系，初步提出了功能型苹果的概念；MYB10、BHLH3和TTG1等转录因子及ANS和UFGT等花青苷生物合成结构基因在果实发育后期明显的上调表达，是导致MYB10启动子基因型为R6R6的紫红2号成熟期果肉花青苷含量高的主要原因，而MYB12、MYB16和MYB111等转录因子及DFR和ANR类黄酮生物合成相关结构基因的差异表达，是导致MYB10启动子基因型均为R6R1型的红脆1、2、4号等3个株系类黄酮及组分含量差异的主要原因；⑥果实发育后期乙烯释放高峰的到来以及果实发育前、后期不同乙烯生物合成与果实软化相关基因的上调表达，是导致‘红绵2号’果实在采收前就已软化变绵及其与‘红脆2号’质地差异的主要原因；⑦课题发表项目资助号的论文34篇，其中SCI论文5篇，授权发明专利2项，审定品种3个，培养博士后3人，博士8人（包括在读4人），硕士24人（包括在读9人），均超额完成了项目计划任务指标。