无核品种选育岗位

  葡萄是世界重要的经济果树，大粒优质无核是鲜食葡萄的主要育种目标。无核葡萄深受广大消费者的喜爱。葡萄种质资源中无核葡萄有两种类型，单性结实（不经过授粉受精发育成果实）和假单性结实（经过正常的授粉受精，种胚发育过程中胚败育）。葡萄无核育种和生产中主要利用假单性结实的胚败育类型葡萄品种，如无核白葡萄（Thompson Seedless）。然而，无核葡萄胚败育形成的分子机理尚不明确。

  本研究以假单性结实无核葡萄无核白和有核葡萄黑比诺为材料，在葡萄授粉受精后20、30、40和50天分别取样，进行组织学分析。确定无核白葡萄种胚发育30~40天为败育关键时期。通过无核白和黑比诺葡萄胚珠发育不同时间转录组测序分析，获得6442个差异表达的基因，其中，无核白葡萄胚珠SA合成途径关键基因VvEDS1和VvSARD1的表达明显较高；与有核葡萄品种‘黑比诺’相比，无核葡萄品种‘无核白’葡萄胚珠中内源SA含量高5倍以上。进一步研究发现有核黑比诺葡萄SARD1和EDS1启动子区域的H3K27me3甲基化修饰抑制VvEDS1和VvSARD1基因的表达和黑比诺葡萄胚珠SA低含量相关。

  进一步研究发现VvHDZ28 只结合VvEDS1基因启动子区域，正调控VvEDS1基因的表达。VvHDZ28 在番茄中过表达导致番茄植株、果实中SA含量增加，番茄果实出现无籽表型（图1）。

  本研究通过无核白葡萄胚珠发育组织形态、转录组、组蛋白修饰以及转基因功能分析，揭示了假单性结实无核白葡萄种胚败育进程中VvHDZ28表达与SA合成的关系，以及VvHDZ28的反馈调节在无核葡萄形成中的潜在作用。该研究为今后假单性种子败育型葡萄遗传改良提供了重要理论依据。