發(fā)布時間：2020-10-16 13:42

　　 大白菜(Brassica campestris ssp. pekinensis (Lour) Olsson)屬于十字花科蕓薹屬A基因組,是我國廣泛栽培的重要蔬菜作物。隨著大白菜基因組序列信息的釋放,其基因組學研究進入了功能基因組時代。鑒于突變體是植物功能基因組學研究的理想材料,本項研究以大白菜小孢子DH系‘FT’為試材,將游離小孢子培養(yǎng)技術與人工誘變相結合,建立了一種快速創(chuàng)制純合突變體的新方法；以創(chuàng)制的大白菜突變體為試材,利用分子標記、基因定位以及轉錄組測序等方法,開展功能基因組學研究。主要研究結果如下：1.游離小孢子培養(yǎng)結合60Co-γ射線誘變處理,快速創(chuàng)制出5份大白菜純合突變體用60Co-γ射線(20、40、60 Gy)誘變處理小孢子發(fā)育處于單核靠邊期的花蕾,再從花蕾中分離小孢子進行培養(yǎng),在獲得的1,483株小孢子再生植株中,鑒定出467株變異植株。經(jīng)M1代鑒定,篩選出5份突變體材料,突變率為0.34%。與野生型DH系'FT’相比,突變體材料分別表現(xiàn)出花瓣退化、生育遲緩、雄性不育、葉片黃化和不結球等特征性狀。2.游離小孢子培養(yǎng)結合EMS(甲基磺酸乙酯)誘變處理,快速創(chuàng)制出7份大白菜純合突變體用EMS (0.04%,0.08%,0.12%)誘變處理分離純化后的小孢子,再進行小孢子培養(yǎng),獲得1,304株小孢子再生植株。經(jīng)Mo和M1代鑒定,篩選出7份突變體材料,突變率為0.46%。與野生型DH系‘FT’相比,突變體材料分別表現(xiàn)出雌性不育、早抽薹、生長緩慢、葉片黃化和葉球變長等特征性狀。3.利用分子標記和RNA-Seq技術,對花瓣退化突變基因pdm進行精細定位和候選基因預測花瓣退化突變體pdm的表現(xiàn)特征是花瓣皺縮不開展。遺傳分析結果表明,該突變性狀由一對隱性核基因控制。構建F2分離群體,選取1,419株表現(xiàn)突變性狀的隱性純合體作為定位群體,將突變基因pdm定位在A01染色體的Indelhsn26和SSRhsn123兩個標記之間,遺傳距離各為0.04 cM,物理距離約為285.2 kb。經(jīng)與大白菜參考基因組序列比對,在目標區(qū)域內共有28個基因�；�于野生型‘FT’與突變體pdm的比較轉錄組分析,預測Bra040093為突變基因pdm的候選基因.Bra040093編碼過氧化物酶�；�輔酶A氧化酶1(ACX1),參與茉莉酸生物合成。該基因在野生型‘FT’與突變體pdm之間有2個SNPs差異。qRT-PCR分析結果表明,Bra040093在野生型'FT’中的表達量顯著高于突變體pdm。4.利用RNA-Seq技術,篩選到與生育遲緩突變體drm表型相關的差異表達基因生育遲緩突變體drm的表現(xiàn)特征是生長發(fā)育緩慢,葉球較小,苗期伴有輕度的葉片黃化。遺傳分析結果表明,該突變性狀由一對隱性核基因控制。與野生型‘FT’相比,突變體drm葉片的葉綠素含量明顯降低、葉綠體結構異常、光合速率下降、葉綠素熒光動力學參數(shù)發(fā)生變化。利用RNA-Seq技術,對野生型‘FT’與突變體drm的葉片進行比較轉錄組分析,共檢測到338個差異表達基因。經(jīng)GO和KEGG pathway分析,篩選到一些參與葉綠素降解和光合作用的差異表達基因,包括葉綠素酶(chlorophyllase)和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase; Rubisco)。選取與葉綠素降解和光合作用相關的差異表達基因進行qRT-PCR分析,推測突變基因drm可能阻礙了葉綠素生物合成和葉綠體發(fā)育,進而影響植株的生長和發(fā)育。5.利用RNA-Seq技術,篩選到與雌性不育突變體fsm表型相關的差異表達基因雌性不育突變體fsm的表現(xiàn)特征是雌蕊敗育,但是雄蕊正�？捎�,其它花器官表型也發(fā)生了較大變異。遺傳分析結果表明,該突變性狀由一對隱性核基因控制。與野生型‘FT’相比,突變體fsm的胚珠發(fā)育異常。利用RNA-Seq技術,對野生型‘FT’和突變體fsm的花蕾進行比較轉錄組分析,共檢測到1,872個差異表達基因。經(jīng)GO和KEGG pathway分析,篩選到一些參與胚珠發(fā)育的差異表達基因,包括PRETTY FEW SEEDS 2 (PFS2)和溫度誘導的脂質運載蛋白(temperature-induced lipocalin; TIL),同時鑒定出多個與花發(fā)育和開花相關的基因。利用qRT-PCR技術,分析了其中的18個差異表達基因的表達模式,包括2個與胚珠發(fā)育相關的基因和16個與花發(fā)育和開花相關的基因,推測突變基因fsm可能影響了胚珠的發(fā)育,使之不能完成正常的受精過程。
【學位單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：S634.1
【部分圖文】：

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本文編號：2843333