梨果皮色泽变异的分子解析及其相关基因的克隆

我国梨的主栽品种果皮色泽偏淡且不鲜艳，在众多色彩斑斓的果品中难以形成视觉上的竞争优势。因此，选育皮色艳丽的品种成为近年来梨外观品质改良的新热点。本项目以红色梨品种早红考密斯及其诱变产生的绿色变异株为研究试材，拟通过分子标记以及具有量化分析功能的cDNA-AFLP技术系统比较色泽变异株与原始品种在基因组水平以及不同发育时期的转录水平表达差异；通过对差异片段序列的生物信息学分析，筛选参与不同果皮色泽(红色和绿色)形成的候选基因，利用烟草的瞬时表达系统初步验证基因的功能，并利用实时定量PCR技术分析基因表达与色泽形成的关系，从而从整个果实发育时期揭示梨果皮色泽变异的根本原因。通过本项目的开展，可率先从分子水平洞察梨果皮色泽发育的分子机理，获得控制不同色泽形成的重要候选基因，特别是得到控制梨红色果皮性状的基因，这将为实现梨果皮色泽的定向遗传育种和改良，培育新的红皮梨品种提供理论依据和基因资源。

我国梨的主栽品种果皮色泽偏淡且不鲜艳，而红色西洋梨的鲜艳外观受到消费者的广泛青睐，但由于生态地域条件的限制，引进西洋梨栽培难以满足我国梨产业发展的需求。因此，明确红皮梨色泽发育和调控机理，拥有控制色泽形成的重要基因资源，具有重要的科学和实践价值。本研究以西洋梨‘早红考密斯’及其绿色变异株果实为材料，开展了果皮色泽发育的相关酶活性、花青苷代谢通路结构基因和调控因子的克隆和表达特性分析、以及cDNA-AFLP和Mcroarray差异表达谱和候选基因筛选，研究明确了‘早红考密斯’及其绿色变异株在果皮色泽发育过程中花青苷含量变化与重要合成酶活性的相关性；证实了色泽突变体间存在DNA水平遗传差异，而不是环境条件引起的非遗传差异；研究发现红/绿色泽突变体间的花色苷生物合成酶关键基因序列并未发生变化，相对于绿色变异株而言，花色苷生物合成酶基因的表达量在红色品种中呈现整体上调，从而影响了果皮色泽的形成；研究发现已报道的MYB10、bHLH、WD40转录因子并不是决定果皮色泽变异的关键基因，可能存在其他调控因子参与了果皮色泽发育的调控；研究利用cDNA-AFLP技术的差异表达谱分析首次发现PyMADS18参与了花青苷早期的合成调控；同时，利用Microarry技术和全基因组序列信息获得了参与梨红色果皮形成的未知功能基因3个。以上研究从不同角度解析了梨果皮色泽红/绿变异形成的分子机理，并获得了控制红色果皮形成的重要功能基因，为实现梨果皮色泽的定向育种和改良奠定了基础。