葡萄不同组织器官花色苷合成机制及对光照的响应

Anthocyanins of grape berries are synthesized and accu¬mulated in berry skin of most grape cultivars, however, some grape germplasm have anthocyanins in both skin and pulp, called teinturier cultivars. A teinturier grape ‘Yan 73’ (V. vinifera) and its maternal parent non-teinturier grape ‘Muscat Hamburg’ will be used in this project. First, various organs, including skin, pulp, berry pedicels (including carpopodia), leaf lamina, leaf vein and living bark at the base of the shoot (phloem) during development will be investigated through RNA-sequencing, in order to screen candidate genes that may be responsible for coloration and anthocyanin composition in different organs. Sencond, RNA-seuencing will also applied to investigate differentially expressed candidate genes after sunlight exclusion from skin, pulp and berry pedicels. Last, candidate genes will be further validated in a biologically independent experiment with other teinturier and non-teinturier grapes using quantitative real-time PCR (qRTPCR), and their functions will be tested. This project would provide a deeper understanding of the genetic basis underlying anthocyanin composition in various organs, and the response to sunlight, and would be helpful for more efficient breeding strategies for higher levels of specific anthocyanins.

不同于大多数葡萄品种只在果皮呈现色泽，少数葡萄品种果皮和果肉以及其他组织器官都能呈现色泽，被称为调色品种，对葡萄酒调色具有重要作用。项目以欧亚种调色品种‘烟73’（V. vinifera）及其母本非调色品种‘玫瑰香’（V. vinifera）为试材，首先进行不同发育时期各组织器官，即果皮、果肉、果穗轴（含果柄）、叶肉、叶脉及枝条韧皮部的转录组分析，筛选不同组织器官着色和花色苷组分的可能候选调控基因。进而研究重要的外界因子光照条件对果皮、果肉和果穗轴（含果柄）花色苷组分的影响，分析不同花色苷组分对光照的响应以及可能的候选调控基因。最后以其他调色品种和非调色品种为试材，对得到的可能候选调控基因进行实时定量PCR检测，进一步确认调控不同组织器官着色和花色苷组分以及对光照响应的主要基因，并进行初步功能验证。这不仅有助于揭示花色苷组分的基因调控，而且对于培育调色葡萄品种具有重要的应用价值。

项目研究了葡萄染色品种果皮和果肉花青苷组成与含量的遗传特点，利用转录组技术，从整体上分析果皮和果肉去光后的差异基因，筛选皮花色苷合成对光响应的可能候选基因，对候选基因BBX转录因子对光响应的表达模式进行了探究。主要的研究结果如下：.1. 通过RNA-seq分析和qRT-PCR验证，对VvBBXs基因在葡萄不同组织、不同果实发育阶段、果实在去光和自然对照条件下的表达模式进行了分析，初步筛选到了二个（VvBBX43和VvBBX44）可能响应光并参与果实发育的VvBBXs转录因子。.2、挑选的二个基因VvBBX27、VvBBX44进行功能验证，发现VvBBX27促进VvHY5的转录，但不影响VvMYBA1的转录；VvBBX44则可以抑制VvHY5和VvMYBA1的转录。.3. 遗传因素对花青苷的合成和积累起到决定性的作用。‘北丰’（果皮着色而果肉不着色的非染色品种）与‘烟73’杂交群体后代果皮均能着色，但果肉颜色有无的比例表现1：1的遗传特点，果肉红色和无色为单基因控制的质量性状遗传，且红色对无色为显性；后代群体果皮和果肉花青苷的含量连续变异，呈偏正态分布，大多数单株位于低花青苷含量区域，果皮和果肉花青苷含量的多少属于微效多基因控制的数量性状遗传。‘北丰’为既含单糖苷又含双糖苷的蘡欧杂种，杂交后代所有单株果皮中均含有单糖苷花青苷，但双糖苷花青苷在后代发生分离，分离比为1：1。果肉着色单株中双糖苷花青苷的有无也表现为1：1。果皮和果肉中双糖苷花青苷为单基因控制，为显性，且果肉中双糖苷花青苷合成是双糖苷花青苷合成调控基因和花青苷合成组织特异性调控基因共同作用的结果。