一種控制桃果實(shí)離核和軟化性狀的基因及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及桃分子遺傳育種領(lǐng)域，尤其涉及一種控制桃果實(shí)離核和軟化性狀的基 因及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 桃是我國(guó)重要的栽培果樹(shù)，其種植面積和產(chǎn)量均居世界首位。絕大多數(shù)桃果實(shí)的 成熟必須經(jīng)歷軟化過(guò)程，而軟化后的果實(shí)極易腐爛，十分不利于運(yùn)輸與貯藏。為了減少經(jīng)濟(jì) 損失，生產(chǎn)者通常提前采摘未成熟的桃果實(shí)，利用"后熟期"時(shí)間段進(jìn)行運(yùn)輸和保藏。然而， 這種后熟果實(shí)的風(fēng)味遠(yuǎn)不及自然成熟的果實(shí)，且常造成果皮和果肉的松散。同時(shí)，銷售者一 般還會(huì)采用冷藏方式來(lái)延緩果實(shí)的軟化過(guò)程，但這也破壞了果肉的質(zhì)量和風(fēng)味。因此，溶質(zhì) 性狀對(duì)桃果實(shí)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重要的影響。
[0003] 依據(jù)成熟時(shí)果實(shí)的軟化程度，桃一般可分為溶質(zhì)和不溶質(zhì)兩種類型。其中，溶質(zhì)性 狀由顯性基因控制，不溶質(zhì)性狀由隱性基因控制。該顯性基因在桃果實(shí)成熟后期表達(dá)量較 高，促進(jìn)果肉快速軟化，隱性基因純合個(gè)體的果肉在果實(shí)成熟過(guò)程中不會(huì)發(fā)生溶化，且始終 保持一定的硬度。此外，桃果實(shí)的溶質(zhì)和離核性狀存在連鎖現(xiàn)象，例如，大多數(shù)溶質(zhì)果實(shí)表 現(xiàn)為核肉分離，而不溶質(zhì)果實(shí)一般表現(xiàn)為核肉粘合。離核溶質(zhì)桃品種和粘核不溶質(zhì)桃品種 作親本的雜交后代多數(shù)個(gè)體表現(xiàn)為離核溶質(zhì)和粘核不溶質(zhì)桃類型，少數(shù)為粘核溶質(zhì)類型， 但沒(méi)有發(fā)現(xiàn)離核不溶質(zhì)類型。因此，有學(xué)者推測(cè)桃果實(shí)的溶質(zhì)與離核性狀是由同一個(gè)基因 控制的，并認(rèn)為該基因有3種等位基因(F、f和Π)，其中F、f、fl分別為顯性、不完全顯性或隱 性，不同等位基因組合只能形成離核溶質(zhì)（FF/Ff/Ffl)、粘核溶質(zhì)（ff/ffl)和粘核不溶質(zhì) (ΠΠ)三種果肉性狀，無(wú)法形成離核不溶質(zhì)類型的桃果實(shí)。
[0004] 內(nèi)切多聚半乳糖醛酸酶(EndoPG)是參與果膠降解的關(guān)鍵酶，它在溶質(zhì)桃果實(shí)中的 活性隨著果實(shí)的不斷成熟而逐漸增大，而在非溶質(zhì)桃果實(shí)中活性始終很低。利用不同桃品 種endoPG基因序列差異發(fā)展的分子標(biāo)簽對(duì)雜交內(nèi)分離群體基因型進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該基因與 果肉溶質(zhì)性狀共分離，且該基因在溶質(zhì)桃品種中序列完整，而在不溶質(zhì)桃品種中都存在序 列缺失現(xiàn)象。近年來(lái)，隨著桃遺傳圖譜的逐步完善，桃果實(shí)溶質(zhì)性狀及其連鎖的離核性狀 被定位在4號(hào)染色體末端很小的一段區(qū)間內(nèi)（F-M locus)。結(jié)合endoPG基因在多個(gè)雜交F1代 群體中的遺傳效應(yīng)，多數(shù)研究者認(rèn)為該區(qū)間應(yīng)當(dāng)包含至少兩個(gè)endoPG基因，一個(gè)控制溶質(zhì) 性狀，另一個(gè)控制離核性狀，當(dāng)基因突變發(fā)生在一個(gè)或兩個(gè)endoPG基因上時(shí)，就會(huì)形成相應(yīng) 的離核溶質(zhì)、粘核溶質(zhì)和粘核不溶質(zhì)的桃果實(shí)。然而，這也僅僅是一種假想。
[0005] 桃全基因組測(cè)序、組裝和基因注釋工作的完成，為明確F-M位點(diǎn)控制果實(shí)離核和溶 質(zhì)性狀的基因提供了機(jī)會(huì)。本發(fā)明正是基于桃F-M位點(diǎn)的基因序列信息，深度挖掘了這些基 因的功能，不僅成功分離出控制桃果實(shí)溶質(zhì)和離核的兩個(gè)基因，還鑒定了這兩個(gè)基因變異 類型以及F-M位點(diǎn)核苷酸序列信息的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種控制桃果實(shí)離核和軟化性狀的基因及其應(yīng)用。
[0007] 具體地說(shuō)：
[0008] 1、結(jié)合遺傳學(xué)和分子生物學(xué)等方法，明確鑒別控制桃果實(shí)離核溶質(zhì)性狀的是兩個(gè) endoPG基因；
[0009] 2、根據(jù)這兩個(gè)控制桃果實(shí)離核和軟化性狀的endoPG基因在桃資源品種中的變異 類型，開(kāi)發(fā)四個(gè)與性狀連鎖的分子標(biāo)記，WBG-P13、WBG-P29、WBG-P38和WBG-P39,用于育種早 期的分型檢測(cè)；
[0010] 3、借助以上基因及其發(fā)展來(lái)的標(biāo)記，篩選所需要的基因型的雜交父母親本，從而 實(shí)現(xiàn)符合預(yù)期品質(zhì)性狀的定向育種。
[0011] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -、控制桃果實(shí)離核和軟化性狀的基因（簡(jiǎn)稱基因）
[0013] ①控制桃果實(shí)離核性狀基因 PpendoPGF:基因序列如SEQ ID N0.1所示，基因編碼 的蛋白序列如SEQ ID N0.2所示；
[0014] ②控制桃果實(shí)溶質(zhì)性狀基因 PpendoPGM:基因序列如SEQ ID NO.3所示，基因編碼 的蛋白序列如SEQ ID N0.4所不。
[0015] 二、控制桃果實(shí)離核和軟化性狀基因的鑒定(簡(jiǎn)稱鑒定）
[0016] 結(jié)合桃基因組和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果，對(duì)前人定位的桃果實(shí)離核和溶質(zhì)性狀QTL區(qū)間 的基因加以分析，通過(guò)遺傳學(xué)方法挖掘與桃果實(shí)離核和溶質(zhì)性狀分別共分離的基因變異， 明確得到控制桃果實(shí)離核和溶質(zhì)性狀的兩個(gè)PpendoPG基因，其序列見(jiàn)SEQ ID N0.1-4;同時(shí) 根據(jù)相關(guān)的基因位點(diǎn)(F-M位點(diǎn))基因組序列以及不同種質(zhì)資源中的變異，采用染色體步移 等方法，明確了粘核溶質(zhì)桃和粘核不溶質(zhì)桃基因缺失類型/缺失片段大小、以及這些變異與 表型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0017] 三、控制桃果實(shí)離核和軟化性狀基因的應(yīng)用(簡(jiǎn)稱應(yīng)用）
[0018] ①通過(guò)分子標(biāo)記輔助選擇的方法在桃育種的早期借助這兩個(gè)基因的分型篩選雜 交后代植株的離核和溶質(zhì)性狀；
[0019] ②借助這兩個(gè)基因在桃品種中的分型篩選合適的桃品種作為雜交親本，在雜交后 代中定向選育桃果實(shí)離核和溶質(zhì)性狀。
[0020] 根據(jù)PpendoPGF和PpendoPGM基因以及F-M位點(diǎn)兩種缺失片段兩端的核苷酸序列， 開(kāi)發(fā)了4個(gè)緊密連鎖的分子標(biāo)記(WBG-P13、WBG-P29、WBG-P38和WBG-P39)。這些標(biāo)記可用于 育種的標(biāo)記輔助篩選，可在幼苗期鑒定植株果實(shí)的離核和溶質(zhì)性狀。此外，根據(jù)這些標(biāo)記的 分型鑒定結(jié)果，可從桃栽培種質(zhì)資源中挑選合適基因型作為雜交父母親本，從而實(shí)現(xiàn)定向 育種，然后從雜交后代中篩選到符合預(yù)期品質(zhì)性狀的有潛力的栽培株系，成功縮短育種周 期，提高工作效率。
[0021 ]為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，本發(fā)明使用了如下方法：
[0022] 1、基于桃全基因組測(cè)序數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合離核溶質(zhì)、粘核溶質(zhì)和粘核不溶質(zhì)桃的基因 表達(dá)RNA-Seq數(shù)據(jù)，鑒別前人定位的桃果實(shí)離核和溶質(zhì)性狀的F-M位點(diǎn)的相關(guān)基因，從中得 到PpendoPGF和PpendoPGM基因與桃果實(shí)的離核和溶質(zhì)性狀的關(guān)聯(lián)度最