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山东农业大学 - 《山东农大报》

陈学森团队揭示苹果红肉性状遗传新机制

作者:赵伟烨    
2024-07-10     浏览(45)     (0)

文章介绍了山东农业大学陈学森教授团队在苹果育种方面的研究进展,挖掘出调控苹果红肉性状关键基因MdWRKY10,为培育红肉苹果新品种提供了重要参考。该研究对丰富苹果红肉性状的遗传机制,推动苹果产业优质高效发展具有重要意义。

作为推动苹果产业发展的第一要素,新品种选育至关重要。

目前,苹果的红色芽变选种推广中国苹果产业已由1871年的“1G”苹果发展到“4G”苹果。下一步,有效利用红肉苹果资源,更好地培育并推广易着色、免套袋,营养好吃的特色多样化红肉苹果新品种“5G”苹果,是苹果产业的重要发展方向和技术需求,以满足市场和消费者对苹果果实品质的营养要求。

近日,记者从山东农业大学获悉:该校陈学森教授团队和康奈尔大学LailiangCheng教授团队合作研究,从新疆红肉苹果杂交后代群体挖掘出调控苹果红肉性状关键基因MdWRKY10,揭示了苹果红肉性状的遗传新机制。这一最新研究成果发表在国际知名期刊《先进科学》杂志。

据了解,我国苹果面积、产量均占世界的50%以上,年总产值达2100亿元,是增加农民收入的支柱产业。但目前我国苹果产业种质资源缺乏挖掘利用、品种结构单一,且市场上苹果特色品种严重不足,其中类黄酮含量高的红肉苹果品种尤为缺乏,而苹果育种特别是红肉苹果育种周期长、难度大。

在品种选育过程中,有针对性地选择目标后代,对提高育种效率,缩短育种年限,降低育种成本具有重要意义。

“我们有效利用现代分子生物学技术,积极探索红肉苹果新品种品质性状形成与调控的机理,通过分析杂交亲本及后代群体,建立了分子标记辅助育种技术,大大缩短了育种年限。”陈学森高兴地告诉记者。

早在2005年,陈学森带领团队曾累计做了世界范围内117份苹果种质资源的基因组重测序,发现中国境内的新疆野苹果是世界栽培苹果的祖先种。这一成果,2017年发表在世界著名学术期刊《自然·通讯》,轰动一时。

该团队利用新疆红肉苹果与口感脆甜的红富士等苹果品种进行杂交,创制出国际上首个纯合红肉苹果优异种质CSR6R6。以CSR6R6关键杂交亲本,陈学森团队已成功选育出“幸红”、“福红”、“美红”、“满红”等多个红肉苹果新品种。其中,“美红”苹果易着色、免套袋,果肉全红,营养保健价值大,鲜食品质优良。作为阶段性成果,荣获了2020年度国家技术发明二等奖。

今年4月,山东农业大学与河北省平泉市尚泽果业有限公司签订协议,将“幸红”“福红”“美红”“满红”4个高类黄酮红肉苹果新品种的苗木繁育经营权及加工技术以1600万元转让,即将逐步在黄河流域和东北地区推广种植。

在接续的杂交育种工作中,陈学森团队惊奇地发现同样R6R1基因型的苹果仍会表现出不同程度的红肉性状。

“按照孟德尔遗传定律,同样的基因型应表现相同的性状。这表明除MdMYB10基因外,还有其他遗传因素参与调控苹果的红肉性状。”陈学森既激动又欣喜。

经过深入探索,陈学森团队研究发现MdWRKY10启动子区域163bp的纯合RR-InD基因型,能使MdMYB10转录激活活性更高,显著地促进了苹果果肉中的花青素合成,导致红肉表型的形成。因此,以MdWRKY10基因型作为分子标记能显著提高红肉苹果的育种效率。

目前,该团队已针对MdWRKY10基因开发了相关分子标记并申报了国家发明专利。

红肉苹果花青苷和维生素C含量高,具有较高的营养价值,是未来苹果产业发展的重要方向。该研究成果为红肉苹果的分子育种提供了重要参考,对丰富苹果红肉性状的遗传机制,培育特色红肉苹果新品种,推动我国苹果产业优质高效发展具有重要意义。

“医食同源,吃营养,吃健康已经成为人们的共识。”陈学森坚定地说,“给苹果装上‘中国芯’,把‘果盘子’牢牢端在中国人手中是我们的使命;优化调整我国苹果品种结构,帮助农民增收致富,保障优质水果周年供应,服务国家重大战略需求是我们的责任。”