一种控制桃果实离核和软化性状的基因及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及桃分子遗传育种领域，尤其涉及一种控制桃果实离核和软化性状的基 因及其应用。
【背景技术】
[0002] 桃是我国重要的栽培果树，其种植面积和产量均居世界首位。绝大多数桃果实的 成熟必须经历软化过程，而软化后的果实极易腐烂，十分不利于运输与贮藏。为了减少经济 损失，生产者通常提前采摘未成熟的桃果实，利用"后熟期"时间段进行运输和保藏。然而， 这种后熟果实的风味远不及自然成熟的果实，且常造成果皮和果肉的松散。同时，销售者一 般还会采用冷藏方式来延缓果实的软化过程，但这也破坏了果肉的质量和风味。因此，溶质 性状对桃果实的经济价值具有重要的影响。
[0003] 依据成熟时果实的软化程度，桃一般可分为溶质和不溶质两种类型。其中，溶质性 状由显性基因控制，不溶质性状由隐性基因控制。该显性基因在桃果实成熟后期表达量较 高，促进果肉快速软化，隐性基因纯合个体的果肉在果实成熟过程中不会发生溶化，且始终 保持一定的硬度。此外，桃果实的溶质和离核性状存在连锁现象，例如，大多数溶质果实表 现为核肉分离，而不溶质果实一般表现为核肉粘合。离核溶质桃品种和粘核不溶质桃品种 作亲本的杂交后代多数个体表现为离核溶质和粘核不溶质桃类型，少数为粘核溶质类型， 但没有发现离核不溶质类型。因此，有学者推测桃果实的溶质与离核性状是由同一个基因 控制的，并认为该基因有3种等位基因(F、f和Π)，其中F、f、fl分别为显性、不完全显性或隐 性，不同等位基因组合只能形成离核溶质（FF/Ff/Ffl)、粘核溶质（ff/ffl)和粘核不溶质 (ΠΠ)三种果肉性状，无法形成离核不溶质类型的桃果实。
[0004] 内切多聚半乳糖醛酸酶(EndoPG)是参与果胶降解的关键酶，它在溶质桃果实中的 活性随着果实的不断成熟而逐渐增大，而在非溶质桃果实中活性始终很低。利用不同桃品 种endoPG基因序列差异发展的分子标签对杂交内分离群体基因型进行检测，发现该基因与 果肉溶质性状共分离，且该基因在溶质桃品种中序列完整，而在不溶质桃品种中都存在序 列缺失现象。近年来，随着桃遗传图谱的逐步完善，桃果实溶质性状及其连锁的离核性状 被定位在4号染色体末端很小的一段区间内（F-M locus)。结合endoPG基因在多个杂交F1代 群体中的遗传效应，多数研究者认为该区间应当包含至少两个endoPG基因，一个控制溶质 性状，另一个控制离核性状，当基因突变发生在一个或两个endoPG基因上时，就会形成相应 的离核溶质、粘核溶质和粘核不溶质的桃果实。然而，这也仅仅是一种假想。
[0005] 桃全基因组测序、组装和基因注释工作的完成，为明确F-M位点控制果实离核和溶 质性状的基因提供了机会。本发明正是基于桃F-M位点的基因序列信息，深度挖掘了这些基 因的功能，不仅成功分离出控制桃果实溶质和离核的两个基因，还鉴定了这两个基因变异 类型以及F-M位点核苷酸序列信息的变化。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种控制桃果实离核和软化性状的基因及其应用。
[0007] 具体地说：
[0008] 1、结合遗传学和分子生物学等方法，明确鉴别控制桃果实离核溶质性状的是两个 endoPG基因；
[0009] 2、根据这两个控制桃果实离核和软化性状的endoPG基因在桃资源品种中的变异 类型，开发四个与性状连锁的分子标记，WBG-P13、WBG-P29、WBG-P38和WBG-P39,用于育种早 期的分型检测；
[0010] 3、借助以上基因及其发展来的标记，筛选所需要的基因型的杂交父母亲本，从而 实现符合预期品质性状的定向育种。
[0011] 本发明的目的是这样实现的：
[0012] -、控制桃果实离核和软化性状的基因（简称基因）
[0013] ①控制桃果实离核性状基因 PpendoPGF:基因序列如SEQ ID N0.1所示，基因编码 的蛋白序列如SEQ ID N0.2所示；
[0014] ②控制桃果实溶质性状基因 PpendoPGM:基因序列如SEQ ID NO.3所示，基因编码 的蛋白序列如SEQ ID N0.4所不。
[0015] 二、控制桃果实离核和软化性状基因的鉴定(简称鉴定）
[0016] 结合桃基因组和转录组测序结果，对前人定位的桃果实离核和溶质性状QTL区间 的基因加以分析，通过遗传学方法挖掘与桃果实离核和溶质性状分别共分离的基因变异， 明确得到控制桃果实离核和溶质性状的两个PpendoPG基因，其序列见SEQ ID N0.1-4;同时 根据相关的基因位点(F-M位点)基因组序列以及不同种质资源中的变异，采用染色体步移 等方法，明确了粘核溶质桃和粘核不溶质桃基因缺失类型/缺失片段大小、以及这些变异与 表型的对应关系。
[0017] 三、控制桃果实离核和软化性状基因的应用(简称应用）
[0018] ①通过分子标记辅助选择的方法在桃育种的早期借助这两个基因的分型筛选杂 交后代植株的离核和溶质性状；
[0019] ②借助这两个基因在桃品种中的分型筛选合适的桃品种作为杂交亲本，在杂交后 代中定向选育桃果实离核和溶质性状。
[0020] 根据PpendoPGF和PpendoPGM基因以及F-M位点两种缺失片段两端的核苷酸序列， 开发了4个紧密连锁的分子标记(WBG-P13、WBG-P29、WBG-P38和WBG-P39)。这些标记可用于 育种的标记辅助筛选，可在幼苗期鉴定植株果实的离核和溶质性状。此外，根据这些标记的 分型鉴定结果，可从桃栽培种质资源中挑选合适基因型作为杂交父母亲本，从而实现定向 育种，然后从杂交后代中筛选到符合预期品质性状的有潜力的栽培株系，成功缩短育种周 期，提高工作效率。
[0021 ]为实现以上目标，本发明使用了如下方法：
[0022] 1、基于桃全基因组测序数据库，结合离核溶质、粘核溶质和粘核不溶质桃的基因 表达RNA-Seq数据，鉴别前人定位的桃果实离核和溶质性状的F-M位点的相关基因，从中得 到PpendoPGF和PpendoPGM基因与桃果实的离核和溶质性状的关联度最