基于关联分析的葡萄高白藜芦醇含量相关优异RS等位基因发掘

Resveratrol (Res), an interesting plant functional compound, is found in wild grape but is not widely distributed in other common fruit sources. Res is synthesized by a one-step reaction of resveratrol synthase (RS). In order to understand the sequence difference of RS among different varieties, we investigated resveratrol content using a natural population, firstly, genome-wide simple sequence repeat markers were used to locate the major QTLs which controlled resveratrol content in grape. Secondly, the candidate gene association mapping was conducted to disclose the relationship between RS sequence around the major QTLs and its Res synthesis capacity. The project will explore the excellent gene in wild grape of our country and protect it. The work will establish a foundation for Res biosynthesis and improve the development of functional grape industry.

白藜芦醇（Res）是葡萄中重要的功能性成分，在食用品质欠佳的野生种中含量较高。为了研究不同种质间调控Res含量的关键酶白藜芦醇合酶（RS）的序列差异，发掘优异等位基因。本项目拟利用Res含量具丰富变异的葡萄自然群体，首先通过全基因组关联分析，定位高RES含量的主效QTLs；进而在主效QTLs区段内筛选目的RS基因，通过基于候选基因的关联分析方法，揭示RS等位基因的序列差异与其Res合成能力的关系。项目的进行有助于发掘、保护我国野生葡萄的优异基因源，奠定葡萄Res生物合成的理论基础，以及促进功能性葡萄产业稳定、持续发展。

白藜芦醇是植物体内产生的天然二苯乙烯类多酚物质，是植物对真菌侵染、机械伤害、紫外线照射后产生的一种植物抗毒素，近来的研究发现白藜芦醇还具有重要的药用价值。葡萄是人类获取白藜芦醇的主要来源之一，而白藜芦醇含量高的葡萄通常为野生种，其食用品质欠佳。在我国，野生葡萄资源极其丰富，随着人们生活品质的提高，具有保健价值的葡萄具有广阔的市场前景。但目前我国野生葡萄的研究集中在资源调查、抗性评价和酿酒品种选育等方面，对其天然活性产物开发、优异基因发掘方面的研究工作还不够深入，因此进行高Res含量相关优异RS等位基因的发掘尤其重要。.本研究的主要结果如下：.（1）利用高效液相色谱法（HPLC）对项目组收集的120个葡萄品种和变种的果皮、叶片白藜芦醇含量进行连续2年精准鉴定，包括野生葡萄、酿酒葡萄、鲜食葡萄和砧木品种。，研究发现野生葡萄如‘双溪腺枝03’、‘芷江水腺枝葡萄’、‘塘尾葡萄实生’、‘双溪腺枝01’白藜芦醇含量都高于45 µg•g-1 FW，并且野生白藜芦醇含量明显高于鲜食品种、砧木品种和酿酒品种。葡萄果皮Res含量与遗传特性关系密切，红色品种果皮Res含量高于绿色品种。因此我们的研究进一步验证了野生葡萄含有较高的白藜芦醇及白藜芦醇的含量与遗传特性密切相关，为进一步的发掘优异RS等位基因提供了一定的理论依据。.（2）根据葡萄芪合成酶基因在染色体上的位置，利用我们设计的79对SSR引物对120个自然群体进行扩增和电泳分析，利用Structure软件对该数据进行群体结构分析，根据不同K值下Ln P(D)变化及ΔK的变化，将该群体划分为2个群。利用Tassel软件中的MLM模型对白藜芦醇含量性状进行关联分析，获得一个显著的控制果皮和叶片中白藜芦醇含量的QTL引物Sh74L：5′-ACTCTACTTCCTATGGACGAA-3′；Sh74R：5′-GTTGTTGTTGTTGTTTGCAG-3′，以及在年度间稳定存在的控制叶片Res含量的QTL引物Sh28L：5′-TCTCAATAAACCAACTCT-3′；Sh28R：5′-ACGTGGCTCTTATAATAC-3′。为筛选的目的RS优质基因的克隆和利用提供了丰富的理论基础，为提高葡萄品质，培育高含白藜芦醇的葡萄具有重要意义。