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中国特有资源黑柿(Diospyros Kaki)果皮黑色形成的机制解析
结题报告
批准号:
31601711
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
20.0 万元
负责人:
宿福园
依托单位:
学科分类:
C1501.果树生理与栽培学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
金莉、李长林、裴忺、姚延兴、方林川
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中文摘要
黑柿成熟时果皮呈黑色,营养价值较高,是我国稀有且独特的资源。同时黑柿有果皮颜色黑黄相间的嵌合体果实,具很高的研究和开发应用价值。目前其黑色果皮形成的机理并不清楚,解析这一形成机制可能是对现有色素研究的重要补充和完善,同时为嵌合体研究提供新的理论依据。本项目团队前期研究发现,黑柿黑色果皮由花青苷累积产生,并找到与黑柿遗传背景相似性>95%但果皮呈黄色的红柿。本项目拟以转色关键时期的黑柿、红柿和嵌合体果实为试材,比较果皮组织解剖学及生理指标差异,确定这些因素是否影响黑柿果皮黑色产生。利用RNA-seq技术挖掘与黑柿花青苷累积相关的关键基因,并在前期创建的黑柿杂交后代群体中结合关键基因特异标记与果皮色泽表型分析确认关键基因并验证其功能。本项目的实施,不仅有助于解析黑柿色素累积的分子机理,而且为以嵌合体为途径的种质资源创新提供新的理论依据,同时为柿色泽改良和育种提供优良候选基因,具有重要应用价值。
英文摘要
Black persimmon’s peel is black when mature, with high nutritional value, which is a rare and unique resource in china. At the same time, there are black persimmon chimera fruit whose peel color is yellow and black, which make it have a high value of research and application. At present, the mechanism of the black peel formation was not clear. It may be an important supplement and improvement to the existing pigment research, and provide a new theoretical basis for the study of the chimera. In our preliminary study we found that, the black color of black persimmon’s peel was caused by anthocyanin accumulation. And we found a cultivar named ‘red persimmon’ whose genetic similarity was 95% to black persimmon, but its peel color was yellow. The project will pick up fruits of black persimmon, red persimmon and the chimera during their key period of color changing, compare the differences in pericarp tissue anatomy and physiological indexes, and determine if these factors affect black persimmon’s black peel formation. RNA-seq technology was also used to mine key genes related to black persimmon anthocyanin accumulation. Key genes were verified and functionality identified in the black persimmon progenies primarily created, combined with key gene specific markers and progenies’ peel color phenotype. The implementation of the project was not only helpful to elucidate molecular mechanism of black persimmon pigment accumulation, but also provide new theoretical basis for resources innovation by using the chimera germplasm. At the same time, the project will provide excellent candidate genes for persimmon color improvement and breeding, which is of great application value.
99%柿种质因果皮累积类胡萝卜素呈黄色,而黑柿成熟果实果皮呈黑色,果大、味甜、营养价值高,是我国稀有且独特的资源。同时黑柿有果皮颜色黑黄相间的嵌合体果实,具很高的研究和开发应用价值。但目前黑柿黑色果皮形成的机理并不清楚,解析黑柿黑色果皮形成机制可能是对现有色素研究的重要补充和完善,同时为嵌合体研究提供新的理论依据。本研究以转色关键时期的黑柿、红柿和嵌合体果实为试材,通过LC-MS确定了各时期果皮和果肉中色素的成分,明确了黑柿果皮特异累积花翠素和矢车菊素两种花青素,结合的糖苷为芸香糖苷和葡萄糖苷,同时金圣草黄素C-己糖基-O-鼠李糖苷和五羟黄酮O-丙二酰己糖苷等黄酮成分和山奈酚等黄酮醇参与黑柿果皮着色。通过RNA-Seq找到黑柿果皮转色相关的花青苷代谢基因2个,类黄酮代谢基因1个,苯丙氨酸代谢基因2个,谷胱甘肽相关基因4个。与代谢组测定结果进行关联分析,发现与黑柿果皮黑色累积相关的是类黄酮代谢途径9个基因,下游花青苷代谢途径3个糖基转移酶和黄酮与黄酮醇代谢途径的1个酶基因。这17个基因作为候选基因正在进行功能验证工作。项目组前期以黑柿为母本,以果皮颜色橙黄色的柿品种为父本进行杂交授粉,经胚抢救获得202株后代组培苗,本研究中将组培苗嫩枝高接到大树上,成活55个,待开花结果观察杂交后代中果皮颜色的性状分离情况,结合着色色素成份及含量以及关键基因在后代中的表达情况进一步确认关键基因及其功能,并结合关键基因序列特征在杂交后代群体中开发特异标记,用于黑色果皮的早期分子标记辅助选择。本项目的实施,不仅有助于解析黑柿色素累积的分子机理,而且为以嵌合体为途径的种质资源创新提供新的理论依据,同时为柿色泽改良和育种提供优良候选基因,具有重要潜在价值。
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