大白菜叶片黄化突变基因lcm3的克隆与鉴定

发布时间：2020-06-26 16:25

【摘要】：叶色是大白菜最重要的农艺性状之一,对其产量和品质等方面产生重要影响。叶色突变体是植物叶色研究中的优良材料,不仅在生产实践中有着广泛的应用,而且对于探究植物的光合机理、叶绿素生物合成、叶绿体发育和结构功能以及基因功能等方面的研究具有重要的研究价值。本研究以大白菜DH系‘FT’种子为诱变材料,采用EMS诱变处理后,在后代自交群体内纯化得到1个稳定的黄化突变体,命名lcm3,对该突变体光合生理、突变基因进行了初步研究。主要研究结果如下:1.突变体lcm3自苗期表现为全生育期的整株黄化,其突变性状不受外界环境因子的影响,同时突变体的茎秆、花蕾、角果均出现不同程度黄化现象,黄化表型稳定。相对野生型,突变体生长较弱。2.光合特性分析表明,lcm3的Chla、Chlb、Car、Pn、Gs、E以及各项荧光参数均比野生型‘FT’低,其中Chlb含量的降低幅度大于其它光合色素。而Ci和NPQ值则显著高于野生型‘FT’。突变体lcm3的叶绿体形状不规则,类囊体维持为单个的原片层体,无明显基粒结构存在,而野生型‘FT’的叶绿体呈规则的椭圆形,发育良好,类囊体堆积紧密,具有明显的基粒结构。因此推测,lcm3为总叶绿素缺乏型突变体,其光合色素含量的降低导致植株的光合能力下降,从而导致了植株的叶片黄化。3.遗传分析表明,lcm3的黄化表型是由单隐性核基因控制,命名lcm3。利用突变体lcm3与野生型‘FT’为亲本构建F_2分离群体,采用改良的MutMap方法,对分离群体隐性纯合单株混池、野生型和突变体进行深度测序后分析注释,将lcm3定位于A01染色体上的BraA01001067基因,该基因编码镁螯合酶I亚基(ChlI-1),其突变位点在野生型上为G,在突变体中为A,密码子由TGG变为TGA,导致其编码的氨基酸由色氨酸变为终止子,翻译提前终止,直接影响了镁螯合酶的合成。4.叶片转录组分析表明,在鉴定出的647个DEGs中有28个DEGs与叶绿素合成代谢和光合作用相关,其中,突变基因BraA01001067的表达量显著下调,log_2值约为-4.7。该基因参与显著富集的GO terms中外部封装结构和次生代谢过程,参与显著富集的KEGG Pathway中的次生代谢产物的生物合成、代谢途径以及卟啉和叶绿素代谢。以上研究对今后揭示大白菜叶色形成机制及培育高光效品种奠定了基础。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S634.1
【图文】：

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1 侯爱琳;大白菜叶片黄化突变基因lcm3的克隆与鉴定[D];沈阳农业大学;2018年

本文编号：2730575