白菜开花时间QTL-qFT4.1定位和转录组分析

发布时间：2020-11-17 23:39

　　 白菜抽薹性状为多基因控制的复杂数量性状,受环境影响较大。在过去的20多年里,基于双亲构建的F_2和RIL等初级群体或自然群体,进行QTL分析或关联分析,定位出大量白菜抽薹相关的QTL。但截止到现在只有BrFLC1、BrFLC2、BrVIN3.1三个主要基因被克隆及验证,这些基因仅能解释白菜抽薹的部分遗传变异。本论文基于RIL群体,在A04染色体顶部,定位到了一个晚开花时间微效QTL,并利用染色体片段代换系群体(CSSLs)及该QTL所在区间构了建近等基因系完成精细定位。结果表明,定位区间不含上述已克隆的3个基因。本研究以RcBr(早抽薹开花)、17AW017(晚抽薹开花)、F_1和NIL-F_2为研究对象,先在多个环境下对两个亲本进行性状显著性分析,再以NIL-F_2分离群体为材料,确定初定位区间,最后,以初定位结果的定位区间为基础并结合RNA-Seq分析结果,进行候选基因预测。研究具体内容如下:(1)利用Windows QTL Cartographer 2.5软件中CIM法对初级群体RIL,次级群体CSSLs和NIL-F_2群体在A04号染色体顶部进行抽薹相关QTL定位分析。三个群体中NIL-F_2的LOD值最高,CSSLs次之,RIL最小,三个值别是25.64,8.86和3.77。表型贡献率同LOD值的趋势相同,分别是43.26%,16.82%,4.71%。(2)利用区间内两端含多态性标记的Cnu-m566a和BrID-90219,从1152株NIL-F_2单株筛选出了12株重组体。并结合该区间内筛选出的4对具有多态性的标记,完成基因型鉴定,再结合重组单株后代表型测量数据,将控制开花时间的片段由Cnu-m566a和BrID-90219标记1.73Mb缩窄至标记BrID-90059-LY-2,物理距离127.54 Kb。(3)通过对大白菜所在的基因注释信息数据数进行筛选发现,1个调控白菜开花时间的基因Bra040420,该基因同拟南芥数据库中的AT3G63010功能类似。通过分析发现AT3G63010编码水稻GA受体基因(OsGID1)的赤霉素(GA)受体直系同源物。具有GA结合活性,对GA4具有更高的亲和力。同时这个基因在花器官形态的形成,赤霉素信号传导等都有参与。因此,我们预测Bra040420基因是A04号染色体底部与开花时间相关的候选基因,但仍需下一步验证。(4)本试验以BrapaV-3.0为参考基因组,对大白菜生长点进行转录组测序及分析,共鉴定出2796个差异基因,其中下调2221个,上调575个。通过基因的功能富集分析表明,本试验筛选的候选基因Bra040420的表达量并没有在本次测序中检测到,但在KEGG通路中存在一条植物信号转导通路,这个通路中不仅包含了多条调节细胞伸长和分裂的通路,还存在一条调控开花的通路。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S634
【部分图文】：

沈阳农业大学硕士学位论文51.2.1春化路径图1-1拟南芥中主要调控开花的途径（Fornaraetal.,2010）Fig.1-1ControlofthefloweringinArabidopsis(Fornaraetal.,2010)经历一段时间的低温进程才能诱导植物开花的过程叫做春化，低温调控开花的途径叫春化路径。FLC和FRI是参与春化路径的核心基因（Leeetal.,1994;Koornneefetal.,1994;Michaelsetal.,1999;Leeetal.,1994）。FLC限制开花促进因子FT、SOCI、LEY和FD表达进而抑制开花（Michaelsetal.,2005;Helliwelletal.,2006;Searleetal.,2006）；但春化却可以限制FLC的表达，使植物开花。FRI基因位于FLC基因上游，能激发FLC转录（MichaelsandAmasino.,1999）。低温处理VRN2、VRN1和VER2等基因可使FLC基因甲基化并沉默（SungandAmkasimo.,2004），且FLC基因的表达量随着低温处理时间延长逐渐降低（Johansonetal.,2000）。除FLC外，MAF家族中部分成员和ACL24等转录因子也能回应春化诱导（Beckeretal.,2004;AlexanderandHenning.,2008;Putterilletal.,2004）。MAF2抑制SOCI表达来推迟开花（Ratcliffeetal.,2003），与FLC功能类似。AGL24功能与此相反，春化诱导AGL24基因表达促进开花（Michaelsetal.,2003;Schonrocketal.,2006）。1.2.2光周期路径光不仅能为植物生长提供能量，也是重要的外界信号，是调节作物开花时间的重要因素。植物体中含有多种接收光发出信号的物质（光受体），这些受体有UV-B受体、ZTLs家族、光敏色素、和隐花色素及向光素等（倪俊霞等，2010）。Sullivan（2003）研究发现只要植物体内的光感受器接收到外界传递的光信号植物就会立即做出相应反

沈阳农业大学硕士学位论文17表2-2大白菜抽薹相关性状表型分析结果Tabel2-2PhenotypicanalysisofChinesecabbagebolting-relatedtraits性状抽薹5cm抽薹10cm抽薹指数开花时间TraitsDEDBBIFT抽薹5cm（DE）1抽薹10cm（DB）0.78**1抽薹指数（BI）0.67**0.56**1开花时间（FT）0.58**0.53**0.32*1注：*表示在0.01水平上显著相关.**表示在0.01水平上极显著相关Note:*Indicatessignificantcorrelationatthe0.01level,**indicatesextremelysignificantcorrelationatthe0.01level,2.4.317AW017目标片段鉴定用GGT2.0软件对以获得的染色体片段代换系遗传背景进行分析。如图3-1所示，该片段背景相对纯合，符合试验对背景的要求，可以继续对群体优化及研究。由图3-1可知，该片段携带控制抽薹相关QTL位点，这三个位点分别在4号染色体，7号染色体，10号染色体上，它们所在的区间分别是BrID90059-Cnu-m570a，Cnu-m044a-KBrS05I18和BrID10909-BrID10233。该基因型鉴定结果为进一步证明该材料可靠性提供依据。图2-1CSSL群体17AW017基因型图Fig.2-1ThegenotypegraphofNo.17AW017plantsfromtheCSSL.

沈阳农业大学硕士学位论文19图2-2白菜开花期正反交变化曲线Fig.2-2Reversalcurveofcabbageduringfloweringperiod2.5讨论综上所述，本试验所应用的试验材料17AW017包含晚抽薹基因（刘亚婷，2015；赵启男，2017），符合材料要求，用于抽薹定位研究。因此，本试验可以对为其他晚抽薹品种的选择培育提供一定参考。关于环境的选择，王显（2018）、王晓姝（2018）等采用的条件是：根据不同温度利用棉被在温室里创造长日照和短日照环境，用于测量抽薹5cm（DE）、抽薹10cm（DB）、抽薹指数（BI）、开花时间（FT）性状。本章所采用的方法是在两人的基础上又加入了玻璃温室和自然环境来测量抽薹5cm（DE）、抽薹10cm（DB）、抽薹指数（BI）和开花时间（FT）这四个性状，以便更好的解决基因型和表型的对应关系不明确的问题。程斐等（1999）选择6个抽薹差异显著的高代自交系白菜为试验材料，得出大白菜的抽薹期性状是受核基因调控的，不受细胞质遗传，且晚抽薹期呈显性。与本章得出：利用次级群体（CSSLs）与高世代自交群体配置的正反交材料，得出抽薹开花相关性状受细胞核遗传，且晚抽薹为显性性状结果吻合。控制白菜开花期的正反交无显著差异。因此，本人认为收获的正反交种子均可用于后续试验。无论植物所处的环境如何，单株植物基因型不会改变，因此表型调查仍然是遗传分析的关键（Qiaoetal.,2016）。前期，各国学者在不同群体中已经报道了芸薹属抽薹相关性状的QTL定位（TeutonicoandOsborn.,1995;Osbornetal.,1997;Louetal.,2007;Lietal.,2009;Louetal.,2011;Zhaoetal.,2010)）。对白菜而言，抽薹时间的重要性远远超过开花时间，因为它可以较准确的衡量营养阶段到生殖阶段。当前，对芸薹属抽薹特性测量没有统一标准。前期研究中，关于抽薹相关QTL定位?
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 廉洁;张喜春;谷建田;;转录组学及其在蔬菜学上应用研究进展[J];中国农学通报;2015年08期

2 虞莎;王佳伟;;miR156介导的高等植物年龄途径研究进展[J];科学通报;2014年15期

3 冯超;朱长青;徐昌杰;陈昆松;;RNA-Seq在果树学研究中的应用[J];果树学报;2014年01期

4 张明科;钟蔚丽;姚远颋;何玉科;;大白菜抽薹和初花期的QTL分析[J];西北农业学报;2012年07期

5 祁云霞;刘永斌;荣威恒;;转录组研究新技术:RNA-Seq及其应用[J];遗传;2011年11期

6 李生强;崔国昆;关成冉;王俊;梁国华;;基于水稻单片段代换系的粒形QTL定位[J];中国水稻科学;2011年02期

7 王建康;李慧慧;张学才;尹长斌;黎裕;马有志;李新海;邱丽娟;万建民;;中国作物分子设计育种[J];作物学报;2011年02期

8 倪俊霞;严学兵;王成章;吴鹏举;;植物光受体分子生物学研究进展[J];草业科学;2010年07期

9 廖长见;王颖姮;潘光堂;;作物染色体导入系的构建及其应用[J];分子植物育种;2007年S1期

10 赵明辉;陈温福;徐正进;魏云山;张文忠;马殿荣;;水稻单片段代换系群体的构建及研究进展[J];云南农业大学学报;2007年01期

相关博士学位论文 前1条

1 眭顺照;蜡梅开花过程基因表达的ESTs分析与凝集素基因功能的初步鉴定[D];西南大学;2006年

相关硕士学位论文 前6条

1 王显;白菜Chr.2顶部开花时间QTL qFT2.1定位研究[D];沈阳农业大学;2018年

2 石星星;CIM法和ICIM法定位不同群体的白菜抽薹相关性状QTL[D];沈阳农业大学;2016年

3 蔡静;甘蓝型油菜一个主效开花期QTL_qFT_(c2-1)的精细定位[D];华中农业大学;2016年

4 张磊;白菜抽薹相关性状QTL定位分析[D];沈阳农业大学;2014年

5 郁有健;大白菜抽薹开花相关基因SNP分析与晚抽薹开花性状QTL定位[D];东北农业大学;2010年

6 李丰涛;利用CSSL精细定位水稻细菌性条斑病抗性QTL qBLSR5A[D];福建农林大学;2010年

本文编号：2888061