桃分子遗传图谱构建及红肉性状基因定位概述

艾小艳 何华平 龚林忠 等

摘要：红肉桃果肉颜色鲜艳，富含酚类物质和花色苷，抗氧化能力强，营养与保健价值高，成为目前研究热点之一。利用先进的分子标记技术辅助育种是加快红肉桃育种进程的重要手段，而构建高密度的遗传连锁图谱是红肉桃性状快速、定向改良的前提。对近年来国内外桃分子遗传图谱构建及红肉性状基因定位的研究进展进行了综述， 并对今后的研究方向提出了建议，旨在为红肉桃品质改良和分子育种提供参考依据。

关键词：桃；遗传图谱；红肉性状；基因定位

中图分类号：S662.1；Q943.2；Q343.1+7 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）04-0817-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.04.001

Construction of Molecular Genetic Map and Gene Mapping of Blood-fresh

Traits in Peach （Prunus persica （L.） Batsch）

AI Xiao-yan，HE Hua-ping，GONG Lin-zhong，WANG Fu-rong，WANG Hui-liang，LIU Yong

（Institute of Pomology and Tea， Hubei Academy of Agricultural Sciences/Fruit and Tea Subcenter of Hubei Innovation Center of Agricultural Science and Technology，Wuhan 430064，China）

Abstract： Phenolic compound and anthocyanin-enriched blood-flesh peach was proved to have high antioxidant capacity which can satisfy the nutrition and health benefits needs from consumers. At present， the main peach cultivations are landraces. So it become to an important topic that breeding more high-quality， variety structure， varieties update rate of peach varieties. The main trend in peach breeding is marker-assisted breeding， now. Construction of high-density genetic linkage map could provide technical information for improving the important agronomic traits in peach. Advances in the construction of molecular genet ic map and mapping of blood-fresh trait in peach in recent years were reviewed. Suggestions on the coming studies were also given， the authors aiming to providing references for the identification of germplasm resources and the breeding of fine new cultivars.

Key words：peach； genetic linkage map； blood-fresh trait； gene mapping

桃是蔷薇科李属中重要的果树树种之一，与其他果树相比，具有染色体少（2n=2x=16）、基因组小（约227 M）、童期较短（2～3年），使其成为蔷薇科果树基因组研究和遗传图谱构建及重要农艺性状定位的理想模式植物。

果肉颜色是果实品质构成的重要性状之一，桃果肉颜色分为白肉、红肉、绿肉和黄肉4种颜色[1]。红肉桃果实成熟时果肉呈紫红色或鲜红色，风味浓甜，质地脆爽，离核，硬溶质，食用方便，且富含酚类和花青苷，抗氧化能力与蓝莓具有可比性，具有较高的营养保健价值，越来越受到市场的欢迎，发展前景广阔，因此红肉性状是目前桃研究热点之一。

随着分子标记技术的发展，桃分子遗传图谱的构建及重要性状基因的定位取得了较大的进展，也为优良农艺性状的定向培育提供了有效的指导工具。对国内外桃遗传连锁图谱的构建和红肉性状基因定位的研究进展进行了评述，旨在为中国红肉桃种质资源挖掘和利用提供参考。

1 基于第一、二代分子标记的桃遗传图谱

桃遗传连锁图谱的构建研究开始于20世纪90年代初，应用RFLP构建了第一张桃遗传连锁图，并指出桃DNA具有足够的多态性，适宜构建分子遗传图谱[2]。随着“双假测交”理论的提出，国内外研究者以种内或种间杂交后代为分离群体建立了多个桃遗传图谱。欧洲核果联盟、美国等学者利用桃×扁桃[3，4]、桃×新疆桃[5]、桃×山桃[6，7]等群体构建了包含SSR、AFLP、RFLP等标记的数十个遗传连锁图谱，并对抗白粉病、抗根结线虫、品质性状等QTL进行了初步的定位[8-10]。中国开始桃遗传图谱构建研究较晚，但随着分子育种研究在中国的展开，桃遗传图谱构建研究取得了较大的进展。曹珂等[11]以桃“红垂枝”与其近缘种山桃“白花山碧桃”杂交的52株F1群体为试材，利用AFLP、SRAP、SSR标记构建了桃遗传连锁图谱。该图谱含206个标记位点，分布在11个连锁群，覆盖基因组1 193.2 cM，并筛选到了与农艺性状和经济性状连锁的分子标记。王志刚等[12]以油桃品种“秦光”（白肉）和“曙光”（黄肉）的89株正交F1代为试材，利用RAPD标记与BSA法相结合，得到一个与果肉颜色相连锁的分子标记S21-400，遗传距离为14 cM。山东农业大学园艺学院利用桃品种“京玉”和“美味”的正反交得到了69株F1代群体，利用该群体获得了大量的科研成果。利用该群体，得到了与果实有毛/无毛性状相连锁的标记OPP20-2200，遗传距离为5.0 cM，和与白肉/黄肉性状相连锁的标记OPU03-850，遗传距离为9.6 cM[13，14]；吴俊等[15]对桃果实酸/非酸性状进行了分析，得到3个AFLP标记与酸性状连锁，遗传距离分别为16.2、1.47和2.99 cM，并对此3个标记进行了克隆测序，片段分别为140、199和408 bp；并推测其中两个片段可能含有与糖水平调控作用相关的因子；杨英军等[16]利用RAPD技术得到一个与桃果实离核性状相连锁的分子标记OPI07-1000，遗传距离为2.5 cM，并对该标记进行了测序、克隆，得到全长为1 054 bp。张桂粉等[17]以油桃品种“秦光2号”和“曙光”为亲本，找到1对与其熟性性状相连锁SSR引物P21。

2 基于第三代分子标记的桃遗传图谱

单核苷酸多态性（SNP）是在基因组水平上由单个碱基的变异而引起DNA序列的多态性。SNP标记由美国E. Lander提出，相对于第二代分子标记，其被称为第三代分子标记。SNP标记具有遗传稳定性高、双等位性、位点丰富且分布广泛以及非常适合用于自动化大规模扫描。在二代测序技术（NGS）出现之前，有许多方法被用来进行 SNP 开发，例如 SNP 基因芯片和高分辨率溶解曲线（HRM）分析等。在桃中，Martínez-García等利用SNP芯片构建了桃高密度遗传图谱，共含有 588个SNP标记分布于8 条连锁群，覆盖基因组总长为 454 cM，相邻标记间的平均距离为 0.81 cM。该图谱密度比前人构建的图谱密度大，但由于杂交群体较小（69株），覆盖基因组长度没有较大变化，后续的研究中仍需增加作图群体，加长覆盖长度，优化图谱质量。目前采用二代高通量测序技术开发SNP标记构建桃超高密度遗传图谱的报道极少。

3 红肉性状相关基因定位

桃红肉性状的遗传机理较为复杂。Blake等[18]从“Chinese Blood”דJ.H. Hale”和“Japan Dwarf Blood”דJ.H. Hale”的F1群体中发现红肉性状呈显性遗传，且与成熟期相关。日本栽培品种“Juseito”红肉性状呈显性遗传，由单基因Cs控制，定位于第3连锁群[19，20]。Werner等[21]利用“Harrow Blood”的S1、S2、F1、F2、F3、BC1p1和BC1p2群体进行了红肉性状的遗传规律分析，认为桃红肉性状受隐性单基因bf（blood-flesh）控制。Gillen等[22]利用“Harrow Blood”דOkinawa”的F2群体，将来源于法国的红肉桃“Harrow Blood”的bf 位点定位于第4连锁群上端（标记C41H上10.3 cM处）。沈志军等[23]利用“Sanguine Chanas”דO'Henry”的F2群体，将bf基因定位于第4连锁群的SNP_IGA_386619和SNP_IGA_387198 之间，匹配桃基因组Scaffold_4 （4212145-4523432）；同时对来源于中国的红肉桃“五月鲜”的红肉性状进行了遗传分析，表明红肉性状符合单基因控制的显性遗传模式，受单基因DBF（Dominant blood-flesh）控制，并将红肉显性基因DBF定位于第5连锁群顶端，位于SSR标记AMPPG157和AMPPG178之间，匹配桃基因组scaffold_5 （442159-947234）。利用湖北地方资源红肉桃与白肉桃、黄肉桃配置了多组杂交组合，通过对杂交后代表型的统计及分析，发现红肉对白肉、红肉对黄肉均为显性性状，调控果肉颜色的基因可能由多对基因或者多个修饰基因共同作用的结果[24，25]。以上研究表明，红肉桃的红肉性状为质量性状，根据来源不同受到bf或者DBF位点的控制。同时有研究者认为，红肉性状并不是简单基因控制的质量性状，可能受到QTL位点的调控。“曙光”ד天津水蜜”和“大久保”ד天津水蜜”两个组合55个单株均表现为红肉，但红色深浅不同，并在“大久保”ד天津水蜜”遗传连锁图谱上定位了一个花色苷含量相关的QTL，位于第1连锁群，属于减效性效应[26]。此外，Quilot等利用山桃（Prunus davidiana）和桃栽培品种（Summergrand）发现了2个控制红肉性状的QTLs位点。研究发现来源于“野鸡红”、“大红袍”、“小红袍”等种质的红肉性状虽然呈显性遗传，但与果实成熟度有一定的相关性。随着更多种质资源的发掘利用和研究的深入，可能还会揭示红肉性状与其他性状之间的复杂遗传关系。韩月澎等[27]以“大红袍”ד曙光”杂交组合，在桃连锁遗传图谱的LG5上200-kb红肉性状相关的区域内，发现了一个具有调控花青苷合成的NAC结构域转录因子BLOOD （BL），该基因在果实发育后期与bHLH和NAC1等转录因子互作解除SPL1对MYB10.1的抑制作用，激活PpMYB10.1的表达来调控红肉桃红肉性状，但PpMYB10.1与红肉性状并不存在共分离的关系。在已定位的红肉性状相关的位点中并没有发现调控花青苷合成的MYB、bHLH和WD等关键转录因子，仅用PprMYB10序列扫描桃全基因组后，定位在Cs位点上[23]。

4 问题与展望

综上所述， 桃分子遗传图谱的构建以及在图谱基础上进行红肉性状定位研究已经取得了较大进展， 为红肉桃红肉性状遗传机理研究和分子标记辅助选择奠定了坚实的基础。但以下问题仍有待于进一步深入研究：①目前桃遗传图谱的构建主要使用的第一、二代分子标记，如RFLP、AFLP、CAPS、RAPD和SSR等，这类分子标记具有操作简单、成本低和多态性较高等特点，但由于通量较低，难以构建全基因组高密度遗传连锁图谱，因此定位到图谱上的重要性状及基因十分有限，且定位的精度需进一步提高。可结合二代高通量测序技术开发丰富的SNP标记，构建超高密度的遗传图谱。②不同类型或来源的红肉桃种质资源，在果肉颜色、花色苷组分和花色苷积累等生理水平上存在一定差异，在遗传特性和控制位点等分子水平上也存在较大的差异，且红肉性状可能受到多个控制位点的调控，红肉性状遗传分子机理并不十分明确。可利用破译的桃基因组和高密度的遗传图谱，利用合适的杂交群体，对控制红肉性状的相关基因进行精细的定位及分析，筛选控制红肉性状的关键基因，同时筛选通用性高的分子标记，为红肉桃育种提供理论基础。③目前调控红肉性状的分子机理并不十分明了，在相关的红肉性状定位区域发现的调控转录因子较少，如调控花青苷合成的MYB、bHLH和WD等关键转录因子并没有在相关区域中发现。因此，在以后的研究中，可以利用已破译的桃参考基因组，以及超高密度的遗传图谱，利用正向和反向遗传学的方法解析红肉性状的遗传及分子机理，挖掘中国红肉桃桃种质资源的优良基因，为培育红肉桃优良品种奠定基础。

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收稿日期：2015-12-01