桃果皮叶绿素降解规律与相关基因表达分析

【目的】探究桃果皮叶绿素降解规律及叶绿素降解相关基因的表达情况,以期为桃果实成熟期及底色差异判定确定依据。【方法】以春美、2-50等不同桃品种/品系为研究对象,测量成熟前桃果实色差、叶绿素含量等指标,用荧光定量PCR检测叶绿素降解相关基因的表达情况,通过分析叶绿素与相关基因表达的关系,确定影响桃果皮叶绿素降解的关键因素。【结果】桃果实成熟前30 d叶绿素含量降低与PpCLH2、PpSGRL高表达有关。PpCLH1基因在桃果实转色时表达量升高。在果实成熟前8~0 d,果皮叶绿素降解,PpSGR基因表达量上调。PpSGR基因表达情况与春美、2-50、中桃7号的叶绿素含量呈显著负相关,是导致桃果实成熟时叶绿素降解的关键基因。【结论】成熟前12~8 d是桃果皮关键转色期,PpSGR可能是桃果实成熟前果皮叶绿素降解的关键基因,这对进一步解析桃果实发育过程中果皮叶绿素降解机制提供了一种新的思路,也为探索桃果实发育过程中叶绿素降解的分子机制提供参考。

套袋对油桃果皮叶绿素降解及相关基因表达的影响

【目的】叶绿素含量是影响果皮底色及果实外观的关键因素,以两个成熟期接近的桃品种为材料,初步探究了套袋对油桃果皮叶绿素降解规律及叶绿素降解相关基因表达的影响,以期为桃果实成熟期判定及底色差异确定依据。【方法】以中油18号和中油19号两个油桃品种为研究对象,测量成熟前套袋与不套袋油桃果皮色差、叶绿素含量等指标,用荧光定量PCR检测套袋对叶绿素降解相关基因的影响,通过分析叶绿素含量与相关基因表达的关系,确定套袋对油桃果皮叶绿素降解的影响。【结果】套袋处理增加了油桃果皮的亮度(L^(*)值),提高了黄肉品种中油19号的果实b^(*)值,套袋也使果皮叶绿素降解提前。荧光定量结果显示,PpCLH1在套袋果实成熟前23 d和12 d的表达量均高于不套袋,PpPAO在中油19号果实成熟过程中表达量升高。PpSGR基因在中油18号和中油19号果实完全成熟时相较于不套袋材料显著高表达,而经过套袋处理后在成熟前23 d会提前表达,且表达量显著升高。【结论】套袋会导致果皮叶绿素降解基因PpCLH1、PpSGR提前高表达,叶绿素提前降解,说明PpCLH1、PpSGR是桃果实成熟前果皮叶绿素降解的关键基因,这对进一步解析桃果实发育过程中果皮叶绿素降解提供了一种新的思路,也为探索桃果实发育过程中叶绿素降解的分子机制提供参考。

钾肥喷施量对桃树光合作用、果实糖酸组分及综合品质的影响

探究不同钾肥喷施量对桃树光合作用、果实糖酸组分及品质的影响,采用原位培养试验,设置不同的钾肥喷施量3个处理:A1(0.4 mg/mL硫酸钾)、A2(0.8 mg/mL硫酸钾)、A3(1.2 mg/mL硫酸钾),以喷施清水为对照(A0),于果实膨大期进行喷施(进行3次)。结果表明,在果实成熟期钾肥喷施处理对桃树光合作用、糖酸组分及果实品质的影响不同。施钾处理叶片钾含量和果实钾含量均提升,A3处理值最高。A1处理显著提高了叶绿素含量、PSⅡ最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))、果实中糖组分(蔗糖、葡萄糖和山梨糖醇)含量,A3钾肥处理显著提高了果实中酸组分(柠檬酸、苹果酸、奎宁酸)含量,说明适度钾肥处理可以促使果实糖组分积累,果实酸组分含量则随钾处理浓度提升而增加。此外,喷钾处理提高了果实果形指数,A1钾肥处理显著提高果实单果重、果实可溶性固形物、叶片和果实可溶性糖含量,A3钾肥处理显著提高了果实硬度。综上,在桃树种植中,叶面喷施钾肥可以提高桃树光合作用,调整果实中糖酸组分含量,并改变果实重量、果形指数、硬度、可溶性固形物含量和可溶性糖含量,以此改善果实的外观品质和内在品质,且以0.4 mg/mL硫酸钾处理效果最佳。

早熟、优质蟠桃新品种中蟠101的选育

中蟠101是以油桃品种中油15号为母本、蟠桃单株01-77-3为父本,通过人工杂交和胚挽救选育而成的早熟、优质、黄肉蟠桃新品种。该品种果形扁平,果实大小中等,平均单果质量164 g,最大单果质量214 g;果皮底色浅绿黄,成熟时90%以上果面着亮红色,艳丽。果肉黄色,成熟时果皮下花色苷少,近核处无花色苷,肉质细,纤维少,浓甜。果实汁液中含可溶性固形物含量(w)为13.0%~14.9%,品质优良。果核小,扁平形,无裂核。黏核。花为蔷薇型,花瓣5枚,粉红色,萼筒内壁橙黄色,花粉多。自花结实,丰产性好,未发现裂果现象。在郑州地区,中蟠101萌芽时间稍早(2月底),开花时间较早(3月中下旬)。果实6月中旬成熟,果实发育期80 d左右。11月上旬开始落叶,全年生育期230 d左右。适宜在各桃主产区栽培。

早熟、优质蟠桃新品种——中蟠101

“中蟠101”是以油桃品种“中油15号”为母本、蟠桃单株“01-77-3”为父本,通过人工杂交和胚挽救选育而成的早熟、优质、黄肉蟠桃新品种。2021年通过了河南省林木品种审定,良种编号:豫S-SV-PP-003-2021。果个中大,平均单果重164 g,最大214 g。果形扁平,果顶凹入;果实梗洼浅、宽;缝合。线浅,两半部较对称;果皮底色浅绿黄,成熟时90%以上果面着亮红色,艳丽,套袋情况下果面无花色苷,果实呈金黄色。

桃慢溶质性状的遗传倾向及初步定位

【目的】多数桃品种果实在成熟后迅速软化,导致来不及采收、采后易腐烂,是制约桃产业发展的关键问题。慢溶质桃具有较长的硬熟期,可以减轻因果实软化造成的损耗,是未来桃耐贮运育种的重要方向之一。【方法】以慢溶质品种春雪、春瑞为试材,通过构建群体、肉质评价,对慢溶质性状进行遗传分析和集群分离分析(bulk segregant analysis,BSA)定位。【结果】通过对比慢溶质品种和非慢溶质品种成熟过程中软化的特点,发现慢溶质留树时间较长,乙烯延迟释放。在慢溶质分离群体中,留树时间呈明显的双峰分布,遗传倾向分析表明慢溶质受到单基因或主效数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)控制,春雪慢溶质位点为杂合,春瑞为纯合。以春雪桃自交群体为试验材料,基于BSA分析,将慢溶质定位到桃第4号染色体4个区段,总长度7.87 Mb。【结论】桃慢溶质性状遗传受显性单基因或主效基因控制,其控制基因位于第4号染色体。

黄肉鲜食桃品种‘黄金蜜桃3号’的选育

白肉桃占据我国鲜食桃品种的主导地位,黄肉桃由于富含类胡萝卜素等健康有益成分,近年来受到部分消费者的青睐。‘黄金蜜桃3号’是中国农业科学院郑州果树研究所选用桃优系‘92-3-39’(母本)和‘91-2-2’(父本),通过人工杂交培育出的黄肉鲜食桃品种。该品种果实近圆形,果顶圆平,偶有小突尖,平均单果质量258 g,大果质量363 g,成熟时果皮底色黄,茸毛长度中等,大部分果面着深红色,套袋果呈金黄色。果肉橙黄色,可溶性固形物含量(w,后同)11.8%~13.6%,近核处红色素多,肉质致密,味甜,黏核。花铃型,花粉多,自花结实,丰产。郑州地区2月底花芽萌动,3月下旬开花,果实7月底至8月初成熟。

早熟桃新品种——春美的选育

春美桃是中国农业科学院郑州果树研究所以桃杂种单株89-3-16为母本,半矮生油桃单株SD9238为父本,通过人工杂交培育出的早熟、全红、大果型桃新品种。该品种果实近圆形,平均单果质量165～188 g,大果310 g以上。果皮茸毛中等,底色绿白,大部分或全部果面着鲜红色或紫红色。果肉白色,粗纤维中等,硬溶质,风味甜,有香气。汁液中等,pH 5.0,可溶性固形物为12.1%～14.3%,总糖9.53%,酸0.47%,维生素C 80.4 mg·kg-1,品质优良。果核长椭圆形,黏核。花蔷薇型,花粉多,自花结实,丰产。郑州地区3月下旬开花,果实6月下旬成熟,果实发育期82 d左右。

桃硬质性状可能源于PpYUC11基因启动子区域CACTA型转座子的插入

【目的】溶质(melting flesh,MF)型桃果实的成熟软化依赖于生长素诱导的乙烯合成相关基因的表达,硬质(stony-hard,SH)型桃不软化的原因是其在成熟期IAA的合成受阻导致乙烯不能正常释放。YUCCA编码类黄素单加氧酶(flavin monooxygenase-like),催化吲哚丙酮酸合成IAA。前期研究发现,PpYUC11为控制桃SH肉质性状候选基因,笔者在此基础上继续探讨PpYUC11基因在溶质型和硬质型桃果实中差异表达的原因。【方法】采用实时荧光定量PCR分析其在果实和种子的表达特性,扩增SH和非SH型桃品种PpYUC11基因的上游区域,以期明确该基因在不同桃品种类型的序列特征及时空表达特征。【结果】PpYUC11基因在MF型桃果实成熟期果肉中的表达丰度高于其在SH型桃中的表达丰度,而在2种肉质类型种子中的表达基本没有差异,比较PpYUC11基因的上游调控区域的序列发现,SH型桃相比MF型桃,PpYUC11基因ATG上游约2.1 kb处存在大片段的插入。核苷酸比对发现该片段预测为CACTA型DNA转座子片段,同时基于转座子的标记可以明显区分SH和非SH类型,调控顺式元件分析表明PpYUC11启动子存在多种激素响应元件,其中在插入位点上游100 bp左右存在1个果实特异性元件,暗示该元件参与PpYUC11的组织特异性表达,而转座子的插入可能导致该元件不能与果实成熟相关的转录因子正常结合。【结论】桃SH肉质性状可能由CACTA型DNA转座子插入PpYUC11基因启动子区域所致,本试验不仅为后期选育和鉴定SH型品种提供了可靠的分子标记,同时为进一步解析SH型桃果实的突变机制奠定基础。

油桃新品种——中油桃11号的选育

中油桃11号是中国农业科学院郑州果树研究所以中油桃5号为母本,与其姊妹系SD9238杂交培育出的极早熟甜油桃新品种。该品种果实近圆形,平均单果质量85 g,最大果质量120 g。果皮光滑无毛,底色乳白,80%果面着玫瑰红色,充分成熟时整个果面着玫瑰红色或鲜红色,有光泽,艳丽美观。果皮厚度中等,不宜剥离。果肉白色,粗纤维中等,软溶质,清脆爽口。风味甜,有香气。汁液中多,可溶性固形物为9%～13%,总糖7.79%,总酸0.37%,维生素C131.4 mg.kg-1,品质良好。黏核。花铃型,花粉多,自花结实,产量中等。该品种郑州地区5月20日左右成熟,果实发育期50～55 d。

早熟黄肉桃新品种‘黄金蜜桃1号’的选育

‘黄金蜜桃1号’是从92-3-32和‘中油桃4号’杂交后代中选育出的早熟、黄肉桃新品种。单株命名为99-29-41,2003年开始结果,树体生长势中等,树姿较开张,果实圆形,黏核,平均单果质量182 g,果皮着深红色,果肉黄色,溶质,肉质细,汁液中多,风味甜,近核处有红色素。可溶性固形物含量(w,后同)为11.4%~12.8%,总糖10.4%,总酸0.27%,品质优良。郑州地区2月底开始萌动,花蔷薇型,3月下旬开花,花期3~5 d。果实6月上中旬成熟,果实发育期80 d左右,11月初开始落叶,全年生育期230 d左右。可在黄河故道地区广泛栽培。

半矮生油桃新品种——‘中油桃14号’的选育

‘中油桃14号’是通过人工杂交培育而成的半矮生油桃新品种。果实近圆形,平均单果质量125 g。成熟时90%以上果面着浓红色。果肉白色,硬溶质,肉质细,风味甜,可溶性固形物含量12.9%,可滴定酸含量0.20%。郑州地区3月底开花,6月上旬成熟,果实发育期约68 d。花铃型,花粉多,自花结实,产量稳定。黏核。

‘粉寿星’对桃绿蚜抗性的遗传分析

【目的】桃绿蚜(即桃蚜)是影响桃树早春生长的主要害虫,发掘桃抗蚜资源,阐明其遗传规律,促进抗性品种培育,是应对蚜虫危害的重要途径。【方法】利用‘粉寿星’(Prunus persica var.densa)为亲本材料,构建了6代遗传群体,对‘粉寿星’抗蚜性的遗传及其稳定性进行了分析。【结果】在抗蚜性分离群体中,抗性呈不连续分布,且具有较明显的双峰特征,抗性单株(RR或Rr)与敏感单株(rr)杂交,出现1∶0或1∶1的抗/感分离比例,抗性单株与抗性单株杂交(RR×R_或Rr×Rr)出现1∶0或3∶1的抗/感分离比例,感病单株之间杂交不出现抗性单株,抗性遗传6代未发现明显变化;连锁遗传分析表明,‘粉寿星’的抗蚜性与矮生性状没有连锁关系,与果肉黄/白色位点较近,遗传距离约为27.5 c M。【结论】‘粉寿星’对桃绿蚜的抗性为单基因控制显性遗传,并与果肉黄/白色位于同一连锁群,与矮生性状无连锁关系。本研究结果为抗蚜桃育种及其他相关研究奠定了基础。

早熟油桃新品种——‘中油桃12号’的选育

中油桃12号是通过人工杂交培育而成的早熟优质油桃新品种。果实近圆形,平均单果质量103 g,大果170 g以上。成熟时80%以上果面着玫瑰红色。果肉白色,软溶质,风味浓甜,汁液中多,含可溶性固形物12.5%,总糖9.04%,可滴定酸0.24%,维生素C 102 mg.kg-1。郑州地区3月下旬开花,5月下旬成熟,果实发育期约60 d。花铃型,花粉多,自花结实,产量稳定。黏核。

硬质桃研究现状及展望

提升果实耐贮运性是我国桃育种的重要目标之一。硬质桃最早于1976年报道,但在我国的研究利用较晚,其果实在成熟时不释放乙烯或仅释放少量乙烯,可较长时间保持硬、脆状态。因此,硬质桃具有较长的留树保鲜期和较好的采后贮运性,弥补了我国普遍种植的溶质型桃不耐贮运的短板,适应了桃产业规模发展、远端较长时间运输的需求。笔者对硬质桃的发现及研究现状进行了综述,对其存在的问题和发展方向进行了探讨,以便更好地促进硬质桃的研究与利用。

耐贮白肉油桃新品种‘中油20号’的选育

‘中油20号’桃是以‘中油14号’为母本,早熟耐贮油桃单株‘99-43-58’为父本杂交选育出的耐贮型白肉油桃新品种。该品种树体生长势中等,树姿较开张,果形圆,黏核,端正,对称,平均单果质量210~230 g,大果250 g以上。缝合线中等明显,果实梗洼深,宽度中等。果皮底色白,全面着红晕。果肉硬脆,风味甜,可溶性固形物含量(w,后同)14.1%~16.2%。郑州地区2月底开始萌动,3月下旬开花,花期5~7 d。果实7月中旬成熟,果实发育期为110 d,10月下旬开始落叶,到11月上中旬完全落叶。适合在河南及周边省份栽培。

基于SNP标记桃抗蚜性状的基因定位

【目的】挖掘与桃抗蚜性状紧密连锁的SNP位点及候选基因,为桃抗性分子标记辅助选择育种奠定基础,并为进一步揭示桃抗蚜性状的遗传基础和分子机制提供依据。【方法】以来源于‘粉寿星’的抗蚜桃‘01-77-3’为母本,栽培品种‘中油桃13号’为父本,杂交获得F1代分离群体进行基因定位。以‘96-5-1’(抗蚜)为母本,‘10-7’(感蚜)为父本杂交获得F1分离群体作为验证定位位点准确性的材料。参考桃基因组序列(Prunus persicaGenome v2.0.a1)开发基于Sanger测序的SNP标记,在亲本(‘01-77-3’‘中油桃13号’)及各4个子代中PCR扩增后进行Sanger测序,获得候选SNP后,扩大群体验证,实现对抗性基因的初步定位。对亲本(‘01-77-3’‘中油桃13号’‘96-5-1’‘10-7’)进行覆盖度约为70×的全基因组深度测序,并基于重测序数据,在初定位区间内开发基于Sanger测序与HRM分析的SNP标记,筛选多态性标记,对‘01-77-3’ב中油桃13号’杂交后代141株实生苗进行基因分型,以获得与桃抗蚜型基因紧密连锁的分子标记。通过双亲(‘96-5-1’‘10-7’)表型与基因型一致,在精细定位区间内开发与桃抗蚜性状紧密连锁的In Del位点,以验证In Del标记与抗蚜表型是否连锁。最后,参考桃基因组分析定位区间的候选基因。【结果】通过人工接种观察蚜虫对桃F1后代单株新梢危害表明,抗蚜与感蚜比例接近1﹕1(P值为0.556;χ~2为0.348),符合孟德尔遗传规律。基于Sanger测序结果,初步将抗蚜基因定位在桃基因组Pp01_38011783与Pp01_47231340之间,物理距离约为9.22 Mb。亲本全基因组深度测序分别产生Clean data 17.109 Gb,平均覆盖度为75.19×,在Pp01初定位区间内开发基于HRM与Sanger测序的SNP标记共29对,筛选后得到11对紧密连锁的标记。基因分型结果表明,与桃抗蚜基因紧密连锁的标记位于桃基因组Pp01的45.66 Mb和46.12 Mb处,Pp01_45.66处等位基因为T和C,Pp01_46.12处等位基因为G和C,遗传距离分别为1.4 c M、2.1 c M;与抗蚜基因完全连锁的标记SNP_Pp01_45712702,位于桃基因组Pp01_45.71处,等位基因为G和T。基于亲本(‘96-5-1’‘10-7’)重测序数据,在精细定位区间内开发紧密连锁的In Del标记KYYZ_Pp01_45799758,位于Pp01_45.79处。对验证群体92个单株进行PCR扩增,经聚丙烯酰胺凝胶电泳检测表明,仅1个单株基因型与表型不符,分子鉴定准确率为98.91%。【结论】利用亲本深度测序与SNP标记技术相结合的方法,精细定位了控制桃抗蚜性状的基因,将抗蚜基因缩小到物理区间460 Kb内,共包含56个转录本,包括52个候选基因。

中熟白肉桃新品种‘中桃5号’的选育

‘中桃5号’是以‘朝晖’为母本‘、双佛’为父本,通过人工杂交培育出的白肉鲜食桃新品种。果实圆形,果顶圆平或微凹,缝合线浅,两半部对称。果实大,平均单果质量263 g,大果质量500 g以上。果实表面茸毛中等,底色浅绿白,成熟时多数果面着红色。果肉白色,溶质,肉质细,多汁,风味甜,近核处花色苷中等,黏核。可溶性固形物含量(w,后同)12.6%~13.9%,总糖含量10.9%,总酸含量0.27%,维生素C含量11.56 mg·100 g^-1,品质优。花为蔷薇型,有花粉。在郑州地区,‘中桃5号’一般2月底3月初叶芽萌动,3月下旬开花,花期5~7 d,果实在7月下旬成熟,果实发育期120 d左右。

早熟、优质油蟠桃新品种中油蟠36-3的选育

中油蟠36-3是以油蟠桃单株97-3-21为母本、早熟油桃品种中油桃5号为父本,经胚挽救后选育而成的早熟、白肉油蟠桃品种。该品种果形扁平,较对称,平均单果质量80~120 g,最大150 g左右。果皮底色浅绿白,成熟时大部分果面着鲜红色,美观,果顶有少量果锈。果肉白色,硬熟时脆甜,完熟后多汁,可溶性固形物含量(w)13.5%~16.9%,浓甜,品质优。黏核。花铃型,花瓣5枚,花粉多。自花结实,丰产。在郑州地区,一般年份2月底萌芽,3月中下旬始花,果实6月中旬成熟,果实发育期80 d左右,11月中旬左右完全落叶。适宜在北方露地及设施促早栽培,南方地区可尝试避雨栽培。

122份栽培桃品种(系)黄白肉性状的分子标记辅助鉴定

【目的】类胡萝卜素裂解双脱氧酶基因(Carotenoid Cleavage Dioxygenases 4,CCD4)控制桃果肉颜色(白/黄),CCD4存在3种等位基因。本研究利用Indel、SSR荧光标记毛细管电泳及SNP鉴定等基因分型技术分析我国主要桃黄白肉品种(系)中CCD4等位基因的差异,为主要黄/白肉品种(系)的基因型鉴定、亲本选配和选择相应的分子标记对不同来源子代的果肉颜色进行鉴定奠定基础。【方法】利用已经报道的桃不同果肉颜色中CCD4等位基因3种突变类型,合成不同引物进行PCR扩增,LTR反转录转座子插入突变经1%的琼脂糖凝胶电泳检测,CT单元重复的PCR产物在ABI3730XL测序仪上进行SSR荧光标记毛细管电泳检测,SNP标记经Sanger测序后利用ContigExpress软件分析CCD4等位基因的碱基替换(A→T)。综合以上结果,统计每份材料中CCD4等位基因的突变类型与果肉颜色的一致性。【结果】通过对不同来源的122份桃品种(系)材料进行基因型分析,发现CCD4发生LTR反转录转座子插入突变材料的基因型共有31份,占总材料的25.4%,其中纯合插入突变材料的片段扩增长度为729 bp,共有8份,占总突变的25.8%;CCD4发生微卫星重复序列突变材料存在2 bp的插入,扩增片段长度为179 bp,该类型共有68份,占总材料的55.7%,其中纯合插入材料25份,占总突变的36.8%;CCD4发生A→T碱基替换突变的材料较少,仅有1份,占总材料的0.82%,实际应用中可以不考虑该种类型。CT和LTR插入的两种突变类型的黄肉品种(系)有7份,占总材料的5.7%。研究结果表明,LTR反转录转座子插入突变和微卫星序列重复突变是黄肉桃中CCD4等位基因的主要突变类型。其中CCD4发生一种纯合突变或两种杂合突变桃品种(系)为黄肉类型,分子标记鉴定结果与调查的122份桃品种(系)黄白肉表型性状完全一致,准确率为100%。【结论】采用分子标记明确了122个桃品种(系)黄/白肉性状的基因型,为不同亲本组合子代表型鉴定的标记类型选择提供了技术支撑,为建立桃种质材料黄/白性状的分子辅助育种体系和黄肉桃的选育奠定了基础。