控制莴苣种子颜色基因的遗传定位

发布时间：2020-11-17 21:25

　　 莴苣(Lactuca sativa)种子通常为黑色和白色,一些莴笋类型为棕色种子。种子颜色形成机理在拟南芥,大豆和水稻中都有比较深入的研究,在莴苣中的相关研究却鲜有报道。本课题首先利用黑色种子莴苣Y37和白色种子莴苣S1杂交,并构建F_4重组自交系群体,该群体出现种子颜色黑色和白色的分离。在该群体内取20株黑色种子莴苣叶片混合构建一个极端池,另取20株白色种子莴苣叶片混合构建一个极端池,分别提取RNA并测序。分析测序数据发现7号染色体44-51Mb区域内等位基因频率具有显著差异,推测该区域内存在控制莴苣种子黑白颜色的基因。扩大群体并利用图位克隆将基因精细定位到7号染色体49.16Mb-49.26Mb区域,对候选区域基因功能进行注释和预测,将编码LsTT2转录因子的基因确定为候选基因。另外,利用棕色种子莴苣PI251246和白色种子莴苣PI358001-1杂交得到F_1,F_1自交得到F_2,F_2种子颜色出现黑、白、棕三种颜色分离,利用黑色种子莴苣和棕色种子莴苣各20株构建两个极端池,进行RNA-Seq,发现2号染色体95-102Mb区域内等位基因频率有显著差异,开发分子标记利用图位克隆最终将基因定位到2号染色体96.24-100.63Mb之间,分析该区域内基因的表达量差异和功能,将一个编码查尔酮合成酶的基因LG2229551选为候选基因。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S636.2
【部分图文】：

红色、紫色和棕色（Nesi et al 2001）。在拟南芥中，花青素和黄酮醇可在拟南芥所有组织中合成，而原花青素只在种子中合成（Chapple et al 1994），拟南芥中原花青素与种子颜色形成的关系已经研究的非常透彻。在早期的拟南芥种子中，原花青素在种皮的最内层细胞合成并积累（Devic et al 1999），因其抗氧化性功能，对早期胚胎有一定的保护作用（Antoine et al 2004），并且原花青素的积累对延长种子寿命也起到非常重要的作用（Debe aujon et al2000；Winkl Shirley et al 1998）。随着种子的成熟，原花青素也被逐渐氧化而由无色变成棕色进而将种子着色。原花青素是一类寡聚物或者多聚物，由多个单体的黄烷-3-醇合成，各单体因醇的不同而表现不同种类，单体间连接方式也存在差异，主要都是由醚键或内黄烷键连接，根据单体间连接方式的不同，将原花青素的二聚体分为二聚体 A1 和二聚体 B1（Ferreira et al 1999）。二聚体 A 中连接两单体的既有内黄烷键又有醚键；二聚体 B 的各单体则只由内黄烷键连接。多聚化的原花青素由于聚合的单体不同，连接方式不同，造成原花青素的结构多样性（Xie et al 2005）。

控制莴苣种子颜色基因的遗传定位用下生成柚皮苷查尔酮，柚皮苷查尔酮再在查尔酮异构酶的作用下生，柚皮苷在黄烷酮-3 羟化酶的催化下生成二氢黄酮醇。生成二氢黄酮类黄酮化合物初步生物合成步骤完全相同，都是由一些结构基因调控酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）、黄烷酮-3 羟化酶（F3H）黄酮醇在二氢黄酮醇还原酶（DFR）的作用下形成无色花青素。无色可以生成花青素，又可以经过另一途径生成原花青素。无色花青素在原酶（BAN）的作用下生成儿茶素，儿茶素是原花青素的前体，经一或多聚反应最后生成原花青素。

实验室收集到多份莴苣种质资源材料，用来研究莴苣中各种性的遗传规律。利用这些种质资源构建多个群体，包括莴苣的全基因组关联分析群体（GWAS 群体），多亲本高世代互交群体（MAGIC 群体），还有各种类型莴苣通过杂交产生的群体以及各种野生种莴苣材料和商品种莴苣材料共 100余份莴苣种质资源材料，用来研究莴苣中各种性状的遗传规律，根据不同性状挑选了 191份作为实验室核心资源。对核心资源的 191份 GWAS 群体种子颜色进行调查统计，发现其中有黑色种子莴苣材料 89 份，白色种子莴苣材料 99 棕色种子莴苣材料 3份。并且三份棕色种子莴苣材料都是莴笋，另外对收集的47 份莴笋材料进行颜色统计，发现有 21 份莴笋种子颜色为棕色，由统计结果可知，常见的莴苣种子颜色主要为黑色和白色，部分莴笋品种种子颜色为棕色（图 3）。
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本文编号：2887933