植物嵌合体是基础理论研究以及遗传育种的理想材料。桃同株花色、叶色及果色嵌合体是项目组最近育种过程中偶然发现的一株变异,花呈白-粉红杂色,叶片呈绿-红杂色,果实呈绿-红杂色,初步认为该突变体为混合型嵌合体。为了深入研究花、果、叶的杂色突变机制,项目拟开展如下研究①通过嵌合体的呈色细胞分布观察,明确杂色的呈色机理;②通过解剖形态、细胞器超微结构、花粉形态等观察,探讨突变产生的形态学变异因素;③筛选基因组标记SSR、转录水平差显cDNA-AFLP和表观遗传修饰标记M-AFLP,定位突变位点;④对突变位点区域序列延伸测序,锁定突变发生的基因或调控元件,并研究其在不同表现型中的表达模式;⑤通过嵌合体与不同基因型桃的杂交,明确嵌合体的有性传递机制;通过批量无性芽接繁殖,探讨嵌合性状的无性传递规律;⑥对无性繁殖群体进行筛选获得新的种质类型1-3份。
Ornamental peach;Variegated color;Chimera;Mutant;Mechanism
在国家青年基金31101517的资助下,利用桃花、果、叶杂色材料‘PCM-1’及其无性分离获得的纯色材料‘PCM-1G’(叶色纯绿、花色纯白)和‘PCM-1R’(叶色纯紫红、花色纯粉红),按照项目拟定研究内容,开展了相关研究。主要结果如下 1、徒手切片观察到呈色细胞的集中在表层细胞;透射电镜和扫描电镜未能在‘PCM-1’的不同颜色细胞之间发现明显的形态学差异。 2、利用324个SSR标记,未检测到‘PCM-1’、‘PCM-1G’和 ‘PCM-1R’之间的差异。SSR标记鉴定出‘PCM-1’为‘红粉佳人’的实生后代。基于SSR标记信息,发现观赏桃具有相对独立的群体结构,但随着群体数量K的增加一些种质在不同群体中漂移。 3、通过cDNA-AFLP分析,在‘PCM-1G’和 ‘PCM-1R’筛选出19个TDFs。经表达验证,发现5个在白花、绿叶基因型中的上调基因,2个在粉(或红)花、紫红叶中的上调基因。 4、通过MSAP分析,分离了甲基化修饰DNA序列,对其中部分差异片段(29个)进行测序后,发现其中22条与桃基因组的已知基因同源性较高,这些基因涉及诸多生物学过程。 5、‘PCM-1G’和 ‘PCM-1R’的叶片基因组重测序发现,二者差异有149681个SNP、16091个Indel、4538个SV。叶片转录组测序分析,发现二者之间的差异表达基因有419个,其中1个仅在‘PCM-1R’中表达,9个仅在‘PCM-1G’中表达。分子功能分析发现,差异表达基因涉及血红素结合过程(15个)、儿茶酚氧化活性(3个)、无色花青素加氧酶活性(3个)、成对供体的氧化还原酶活性(4个)。 6、芽接扩繁 ‘PCM-1’,发现杂色性状在无性繁殖中较为稳定(97.4%),但也能分离出较低比例的纯色株系(2.6%);杂色性状在不同部位具有同步性。‘PCM-1’与花色纯白、叶色纯绿的种质杂交,后代中出现12.2% ~ 24.7%的杂色单株。 7、‘PCM-1’被定名为‘金陵锦桃’;《观赏桃新品种‘金陵锦桃’的选育》通过成果鉴定(苏农科鉴字[2014]第4号);‘金陵锦桃’申报林业品种权保护(受理号20140137)。 8、共发表论文4篇,其中SCI论文1篇,培养硕士研究生1名