基于连锁作图与关联分析的葡萄香气成分分子遗传机制研究

Fruit aroma is an important quality-determining factor, which possess high values of breeding and producing. Therefore it is of great significance to study its genetic mechanism. In this project, by making full use of the efficiency of linkage analysis and the accuracy of correlation analysis，we aim to study the molecular genetic mechanism of grape aroma based on linkage map and candidate gene association analysis. There are two parts in this project: (1) to construct a high density molecular genetic map with chromosome loci known SSR markers,using a fruit aroma widely separated cross population as the mapping population; and to determine grape special aromatic substance by PCA (principal component analysis); then to detect the major QTL for grape special aromatic substance by QTL mapping; (2) Utilizing a series of grape variety resources, the corespongding candidate genes of a major QTL and two key enzymes (DXS, TPS) in the biosynthetic pathway of terpene were selected as candidate genes being re-sequenced in the variety population. Then to carry out candidate gene association analysis on the basis of sequencing and phenotyping. Finally to illustrate the molecular genetic mechanism of grape aroma based on the QTL mapping and association analysis results. The results will provide evidence for marker assisted selection(MAS) for grape aroma and quality improvement.

果实香气是决定葡萄风味品质的重要因子，具有较高的育种及经济价值。深入研究其遗传机制对于指导葡萄品质育种具有重要意义。本项目拟采用连锁作图与关联分析相结合的策略,充分利用连锁作图的高效性和关联分析的精确性，深入开展葡萄果实香气分子遗传机制研究，项目分两部分进行：（1）以果实香气性状广泛分离的杂交群体为试材，利用已知染色体位点的SSR标记构建高密度分子遗传图谱，采用主成分分析确定葡萄特征香气物质，并通过连锁分析定位特征香气主效QTL；（2）以葡萄品种资源群体为材料，选择主效QTL区域内相关基因及萜类合成途径中的关键酶（DXS、TPS）基因为候选基因，在资源群体中进行基因重测序,结合测序结果和香气表型开展候选基因关联分析。整合连锁分析和关联分析结果，实现香气性状精细定位，进一步揭示葡萄香气物质的遗传基础和分子机制，研究结果为今后开展葡萄果实香气的分子辅助选择及品质改良提供材料基础和科学依据。

果实香气是决定葡萄与葡萄酒风味品质的重要因子，研究葡萄果实香气物质的遗传机制对于指导葡萄品质育种、提高育种效率具有重要意义。项目采用了连锁分析和关联分析相结合的方法研究葡萄果实香气物质的遗传规律。. 首先以浓香型的葡萄品种‘87-1’和无香气葡萄优系‘9-22’及其149个杂交后代为作图群体，采用SSR和SRAP分子标记构建了父、母本分子标记数量分别为295和308的高密度的分子遗传图谱，图谱覆盖了葡萄基因组的19条连锁群；另外通过高通量测序技术构建了‘红地球×金星无核’和‘霞多丽×北冰红’的高密度SNP遗传图谱。通过GC-MS方法测定群体亲本及后代果实香气物质的种类及含量，结合遗传图谱完成了果实主要香气物质的QTL分析，检测到与芳樟醇、橙花醇、香叶醇等6种主要香气物质有关的QTL位点48个，获得了与主效QTL紧密连锁的分子标记，为今后开展分子辅助选择奠定了基础。. 以葡萄品种资源群体为材料，开展了全基因组范围内的SSR分子标记分析，应用GC-MS方法测定了果实香气物质。结合分子标记及香气表型完成了分子标记与香气物质的关联分析，获得了与果实主要香气物质显著关联的分子标记。在葡萄品种资源群体中克隆DXS基因和α-TPS基因，完成了测序与序列分析。vvDXS基因的ORF序列发现了22个SNP位点，通过与2年的香气物质含量进行关联分析获得了5个与葡萄香气物质含量显著关联的非同义突变位点P95，P852，P1540，P1678，P1705，其中P852和P1678两个位点与较多种香气物质相关联，且具有较高的位点贡献率。α-TPS基因的ORF中存在10个非同义突变位点，关联分析得到了4个变异位点(S113，S734，S950，S1556)分别在 2014和2015年与α-萜品醇含量存在显著关联，S1556位点具有较高的贡献率。这些功能SNP位点为今后香味葡萄资源的筛选和鉴定提供重要依据。