甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆

发布时间：2016-12-24 11:27

  本文关键词：甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆，，由笔耕文化传播整理发布。

《华中农业大学》 2015年

甘蓝型油菜导入系构建、重要农艺性状QTL分析和白花基因克隆

张豹  

【摘要】：芸薹属植物中有很多重要的工业用或食用油料作物、蔬菜和饲料作物,具有重要的经济价值。为了揭示甘蓝型油菜重要农艺性状的遗传基础,本研究中通过构建甘蓝型油菜重叠片段导入系并将其用于甘蓝型油菜产量和品质相关性状的QTL分析。另外,本研究利用图位克隆的方法分离了人工合成型甘蓝型油菜No.2127中的白花基因Bna C3.CCD4,解析芸薹属植物花色形成和维持的分子机制,揭示花色演化与植物环境适应性的关系,并对其在芸薹属中的进化模式进行了详细的分析。主要结果如下:1.甘蓝型油菜重叠片段导入系的构建及其产量和品质相关性状的QTL分析本研究以ZY821为受体亲本、No.2127为供体亲体,通过ZY821与ZY821/No.2127衍生的DH系回交结合SSR分子标记辅助选择的方法构建了一套甘蓝型油菜重叠片段导入系。该导入系群体包括89个株系,并利用简化基因组测序技术对这个群体进行了基因型检测,平均每个株系导入3.76个片段,每个片段的平均长度为21.86c M,平均背景回复率为96.24%,所有目标片段相互重叠连接基本覆盖甘蓝型油菜全基因组。通过对该导入系群体开花期、角果长、每角果粒数及8个种子品质相关性状(蛋白质、含油量、芥酸、硫甙、二十碳烯酸、亚油酸、油酸和棕榈酸)的表型考察发现它们均表现为连续分布和超亲分离现象,且多数性状间存在显著的相关性。结合基因型及武汉2年的表型数据对这11个性状进行QTL分析,共检测到43个QTL,其中控制开花期、角果长和每角果粒数的QTL个数分别为4、3和9,控制种子蛋白质、硫甙、含油量、芥酸、二十碳烯酸、亚油酸、油酸和棕榈酸的QTL个数分别为3、3、5、4、3、4、3和3。其中29个QTL在2年中都能检测到,且对A2染色体上的开花期基因、C3染色体上的白花基因、C8上面的籽粒颜色基因、C8上面的高含油量基因和A9上面的高硫甙基因等正在开展或者已完成定位和克隆工作。2.芸薹属显性白花基因的图位克隆、功能及进化分析甘蓝型油菜黄花栽培品种ZY821和白花品系No.2127的花瓣中最主要的类胡萝卜素成分都是紫黄质、cis-β-紫黄质和叶黄素;但类胡萝卜素总含量以及多组分含量间存在显著差异。ZY821花瓣中类胡萝卜素总量是No.2127的43倍,且紫黄质占其总含量的89%,是No.2127花瓣中紫黄质含量(8.80±1.27μg/g FW)的94倍。甘蓝型油菜白花表型受单个显性核基因Bna FC控制。利用图位克隆技术,Bna FC被确定为一个编码类胡萝卜素裂解双加氧酶(CCD4)的基因,并用候选基因的关联分析和甘蓝型油菜的遗传转化实验对其进行了最终确定。在白花品系No.2127中,存在着有功能的Bna C3.CCD4(WT型)基因,其具有1791bp的开放阅读框,编码597个氨基酸。位于质体的Bna C3.CCD4蛋白优先在甘蓝型油菜的花蕾和花瓣中表达,将α-或/和δ-胡萝卜素裂解生成α-紫罗酮,使得甘蓝型油菜花色由黄变白。而在黄花品种ZY821中,Bna C3.CCD4基因中存在这一个长度约7.6kb的CACTA-like转座子(TE1)的插入,扰乱了Bna C3.CCD4在黄花品系中的转录。这种包含有TE1的C3.CCD4的单倍型被命名为M1型。在芸薹属中共存在5种C3.CCD4单倍型,分别是功能性型的WT型,以及4种功能突变类型:M1型-M4型。这4种突变类型破坏了C3.CCD4的功能,因此使得花色由白变黄。在黄花甘蓝中存在所有的这4种突变类型,而在黄花甘蓝型油菜中只存在M1型,以及在黄花埃塞尔比亚芥中只存在M1型和M4型两种。因此推测:C3.CCD4中CACTA-like转座子TEs的插入事件发生在甘蓝型油菜和埃塞尔比亚芥菜的形成之前。除此之外,M2型和M3型仅在黄花甘蓝中发现,却不存在与异源四倍体的甘蓝型油菜和埃塞尔比亚芥菜,这说明M2型和M3不存在于当时甘蓝型油菜和埃塞尔比亚芥的起源中心,没有参与这两种异源四倍体的物种形成。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S565.4
【目录】：

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本文编号：225360