葡萄高密度遗传图谱构建及果实糖酸含量QTL 定位

The content and compositions of sugar and acid in berry are important to grape quality. Investigation of the mechanisms behind their variation and identification of molecular markers linked with the controlling loci will be beneficial for grapevine breeding. In this proposal, we aim to construct a high-density genetic map for a Vitis F1 population, and then conduct QTL mapping for content and compositions of sugar and acid in berry. After that, more molecular markers will be added to the main QTL region so as to obtain their linked markers or genes to these QTL. According to this project, we will provide a number of genetic resources for grape breeding and make a import contribution to its development.

葡萄果实中糖和有机酸含量及组分是果实品质好坏的重要决定因素。阐明糖酸含量变异的遗传机制、挖掘与控制糖酸含量关键位点紧密连锁的基因或分子标记，对指导葡萄分子育种和选育高品质优良品种具有重要理论意义与应用价值。本项目拟采用已经构建的适宜葡萄果实糖酸含量QTL 研究杂交群体为研究材料，以新一代测序平台和简化基因组策略相结合的高通量分子标记开发技术体系，开发SNP 分子标记，构建葡萄高密度遗传连锁图谱，结合对杂交群体及其双亲三年果实中糖酸含量测定，扫描获得控制葡萄果实糖酸总含量及其各分量QTL 位点。通过对主效QTL 位点区间内分子标记加密及相关功能基因分析，获得与控制糖酸含量关键位点紧密连锁的分子标记和候选基因。项目的实施将揭示葡萄果实糖酸含量调控的遗传学规律，为进一步开展相关研究奠定基础；同时，获得与控制糖酸及其组分含量位点紧密连锁的分子标记及相关基因将能为高果实品质分子育种提供直接选择依据。

项目以欧山杂种和（（美洲种×河岸葡萄）×欧亚种）种间杂种的F1杂交群体为试材，连续三年分析了亲本与杂交后代糖、酸的组成与含量的遗传特点；并以此作图群体，利用RAD-seq技术开发SNP标记，构建了双亲高密度遗传图谱，对控制糖、酸含量的位点进行了QTL定位研究并鉴定了候选基因。获得的主要结果如下：1）采用“双假测交”策略分别构建了双亲的遗传图谱。母本‘北红’的遗传图谱包含19个连锁群，共有621个SNP标记，总覆盖遗传距离1553.43 cM，平均图距2.50 cM；父本‘E.S.7-11-49’的遗传图谱包含19个连锁群，共有696个SNP标记，总覆盖遗传距离1381.02 cM，平均图距1.98 cM；整合图谱中共有1254个SNP标记。与葡萄参考基因组相比，各连锁遗传群和相对应的染色体均呈现良好的线性关系（除Chr05和Chr16）。2）葡萄果实中的主要糖分是葡萄糖和果糖。糖酸相关性状在F1群体中呈连续变异，呈偏正态分布，且存在明显的双向超亲分离单株。糖酸含量的广义遗传力较高。糖含量在一定程度上受非加性效应的影响；苹果酸和总酸含量的遗传表现为加性效应，酒石酸含量受非加性效应影响较大。3）采用复合区间作图法（CIM）进行QTL定位。检测到糖相关的QTL位点共21个，它们分布于10个连锁遗传群（LG01，02，03，04，07，09，11，14，17，18）；与酸相关的QTL位点共11个，它们分布于3个连锁遗传群（LG06，13，18）。果糖、葡萄糖、总糖在LG14有共定位QTL位点。苹果酸、总酸、β比值连续两年在LG18检测到两个稳定的QTL位点，另外，苹果酸在LG06有一个QTL位点。4）苹果酸、总酸、β比值连续两年在LG18上检测到两个稳定的QTL位点，区间内共有134个候选基因。其中84个基因被注释，分为六大类：细胞、糖酵解、蛋白质、RNA、三羧酸循环/有机物转换和运输，有10个基因可能参与了酸代谢。5）结合种质资源果实糖含量GWAS分析，发现VvSWEET10和VvSWEET15可能在葡萄果实糖积累和成熟中具有重要作用。本研究为进一步挖掘控制葡萄糖酸合成的关键基因提供了重要的线索。