基于全基因组关联分析发掘甜瓜呼吸跃变特性相关基因的研究

Melon is a kind of horticultural crops with high economic value. The characteristics of fruit were different on appearance, flavor quality and ripening habit of different types of melon. The ripening habit of melon include respiratory climacteric type and non-respiration climacteric type. In our study, 150 melon core germplasm resources will be used as materials. Ethylene production, volatile compounds production and rind color change were investigated. By using genome-wide association analysis (GWAS) to reveal melon fruit climacteric characteristic related traits and associated key sites and genes. Aim to investigate molecular genetic mechanism of ethylene regulating the melon fruit climacteric characteristic. To provide a roadmap for improvement of long shelf life melon with good flavor and at the same time point to pathways worth investigating for improvement of shelf life quality in other fruit crops.

甜瓜是一种具有较高经济价值的园艺作物。不同类型甜瓜在果实的性状包括外观品质、风味品质、成熟习性等方面有较大差异，甜瓜的成熟习性表现为呼吸跃变类型与非呼吸跃变类型。本研究以150份甜瓜核心种质资源为材料，测定其乙烯释放量、成熟期果实香气和果皮颜色变化，并利用全基因组关联分析发掘与甜瓜果实呼吸跃变及相关性状关联的关键位点和基因，研究乙烯调控甜瓜果实呼吸跃变的分子遗传机理，为培育既有较好风味又有较长货架期的甜瓜新品种提供新的种质改良策略，也为其他作物延长货架期提供了研究思路。

甜瓜作为具有较高经济价值的园艺作物，其果实成熟性状相关研究一直受到关注。甜瓜果实的成熟主要受到乙烯调控，而甜瓜的成熟习性包括了呼吸跃变和非呼吸跃变类型。不同呼吸跃变类型甜瓜在成熟相关特性以及货架期上有差异，因此研究和挖掘甜瓜呼吸跃变特性相关基因，可以为揭示调控甜瓜果实呼吸跃变的分子遗传机理提供理论依据。本研究以不同类型甜瓜核心种质资源为材料，测定了其果实成熟过程中乙烯释放量，筛选出了6份非呼吸跃变类型甜瓜。所有受试甜瓜成熟期发生果皮转色的转色时期并不一致，大部分发生在乙烯跃变的高峰期和后期，表明甜瓜果皮转色可能需要伴随较高水平的乙烯发生。成熟果实中共检测到550种香气物质，不同甜瓜的香气物质种类及相对含量都有较大的差异。通过全基因组关联分析，尝试发掘了甜瓜乙烯合成及信号转导途径相关关键基因，并对关键候选基因在不同呼吸跃变类型甜瓜成熟期果实中的表达情况进行了分析。在不同跃变类型甜瓜的转录组差异分析中，进一步筛选到24个与乙烯合成及信号转导相关的候选基因。本研究发掘了月甜瓜果实呼吸跃变及相关性状关联的基因，为甜瓜的种质改良提供了新思路。