梨杂交后代果实可溶性糖积累差异的分子解析

对梨果实品质的改良一直是育种家们进行种质创新的重点目标，可溶性糖作为直接影响甜度和口感的主要成分，在果实风味品质的形成中具有举足轻重的作用，因而成为杂交育种选择中衡量品质优劣的重要尺度之一。本研究采用来自同一亲本的表现高糖/低糖的梨杂交后代为研究试材，拟通过大规模的cDNA微列阵扫描，实现对不同发育期果肉组织的表达谱定量分析。通过对差异表达基因的生物信息学分析、实时定量表达分析以及转基因功能验证，有望获得控制可溶性糖积累的关键基因，并解析梨果实糖积累发育的分子调控机制，从而阐明杂交后代果实可溶性糖积累差异产生的根本原因，同时为实现梨重要品质的定向遗传育种和改良，创新优异品种资源提供理论依据和重要基因资源。此外，利用该杂交分离群体进行果实可溶性糖组分的QTL图谱定位，发掘与主效位点紧密连锁的分子标记，将为实现梨果实品质性状的分子辅助早期选择提供科学的依据。

可溶性糖作为影响梨果实直接甜度和口感的主要成分，在果实风味品质中具有举足轻重的作用。本项目围绕梨果实糖品质形成和积累差异开展了遗传及分子机制研究，取得的主要成果如下：1）对不同栽培种梨果实分析发现，果糖为含量最高的组分，葡萄糖、山梨醇次之，蔗糖含量相对较低。2）利用‘鸭梨’ב京白梨’杂交后代表现高糖和低糖的个体为试材，研究不同糖组分与糖代谢相关酶活性的变化，发现SS合成方向是引起蔗糖含量在个体间差异的关键酶；而葡萄糖、果糖和山梨醇含量的差异则主要是由于NAD+-SDH和NADP+-SDH酶活性差异引起的。3）以‘砀山酥梨’与‘丰水’的正反交后代124株个体为试材，研究发现，果糖含量在不同年份及不同群体之间都比较稳定；葡萄糖、蔗糖和山梨醇含量在两个群体间变化较大。遗传分析表明母本对后代中可溶性糖含量的影响不大，各可溶性糖及总糖含量显示了独立遗传并且为数量性状遗传特征。4）以‘八月红’ב砀山酥梨’的F1 群体为试材，分别利用AFLP、SSR和SNP构建遗传图谱，最终整合SSR和SNP图谱，共定位标记3,241个，标记平均间距为0.71 cM。基于高密度图谱，将可溶性固形物的3个主效QTL位点定位于染色体5、10、14上。5）注释全基因组糖代谢相关基因242个，发现梨的山梨醇代谢重要基因SOT,SDH以及S6PDH家族显著高于非蔷薇科物种。6）对‘砀山酥梨’果实不同发育时期蛋白质组及转录组联合分析，发现3个与糖积累和代谢相关的重要基因。通过对不同发育期果实miRNA鉴定分析，发现9个miRNA参与糖代谢相关通路调控。7）鉴定梨全基因组69个单糖转运蛋白以及6个蔗糖转运蛋白基因；发现不同染色体上的转运蛋白基因存在共线性关系，揭示了其来源于共同的祖先。此外，鉴定了山梨醇-6-磷酸脱氢酶(S6PDH)及其所在的醛醣脱氢酶(AKR)超基因家族。结合定量表达分析，筛选到6个tMT基因对果糖的积累具有非常重要的作用；而4个S6PDH基因可能是影响山梨醇合成代谢的重要基因。