芥菜型油菜黃籽形成的分子機(jī)理研究.pdf

1、油菜是世界上最主要的油料作物之一，目前各國(guó)都在大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)油菜，主要表現(xiàn)在降低種子中的芥酸、硫苷、亞麻酸及纖維素含量，提高油酸和蛋白質(zhì)含量。在相同的遺傳背景下，黃籽油菜的種子含油量普遍高于黑籽；且黃籽油菜具有種皮薄、色素少、纖維素含量低、油清澈透明、蛋白質(zhì)含量高等優(yōu)點(diǎn)。目前在生產(chǎn)上種植的油菜普遍是甘藍(lán)型黑籽油菜，而不是甘藍(lán)型黃籽油菜。培育甘藍(lán)型黃籽油菜將有廣闊的前景，但在廣泛栽培甘藍(lán)型油菜中沒(méi)有天然的黃籽種質(zhì)，通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交或誘變等育成的

2、甘藍(lán)型黃籽油菜的黃籽性狀遺傳不穩(wěn)定且種子是雜黃色。油菜黃籽形成的機(jī)理還未研究清楚，因此培育優(yōu)良的黃籽油菜成為了油菜育種的一個(gè)難題。 芥菜型油菜種皮顏色為質(zhì)量性狀，與黑種皮性狀相比，黃色種皮為隱性，多數(shù)研究結(jié)果認(rèn)為芥菜型油菜種皮顏色是由1-2個(gè)基因控制。本試驗(yàn)研究了芥菜型油菜種皮顏色的遺傳，找到了種皮顏色基因緊密連鎖的標(biāo)記；分析了芥菜型油菜油菜種皮的化學(xué)成分；克隆了芥菜型油菜類黃酮生物合成途徑中的相關(guān)基因，并用RT-PCR方法對(duì)這

3、些基因在種子和種皮中的表達(dá)進(jìn)行了分析，研究結(jié)果如下： 無(wú)論是黃籽油菜還是黑籽油菜種子的胚都是黃色的，黃籽的種皮是透明的，黑籽的種皮為黑色，黃籽顏色是其胚顏色的體現(xiàn)。 種皮顏色由2對(duì)獨(dú)立的基因控制，只要一個(gè)位點(diǎn)為顯性，種皮就為黑色。以四川黃籽為輪回親本，紫葉芥為供體親本培育的BC<,5>F<,2>分離群體為種皮顏色基因的定位群體，找到了2個(gè)與棕色種皮基因連鎖的SCAR標(biāo)記SZ1-<,331>和SCAR57-<<383>。連

4、鎖分析表明，標(biāo)記SZ1-<,331>和SCAR57-<,383>標(biāo)記與種皮顏色基因位點(diǎn)的交換率都為2.35％，遺傳距離都為2.5 cM，二者位于基因的同一側(cè)，與已發(fā)表的標(biāo)記RA2-A11位于同一連鎖群。 測(cè)定了種皮中多酚，花色素，纖維素、黑色素和木質(zhì)素的含量；紫葉芥種皮與四川黃籽種皮的花色素、黑色素和木質(zhì)素含量之比依次為3.26、3.73、3.02；紫葉芥種皮與四川黃籽種皮中的多酚和纖維素含量之比為分別為1.16、0.99?；?/p>

5、加入位移試劑后特征吸收譜帶Ⅰ與Ⅱ的位移方向與大小，推測(cè)了黑籽種皮多酚可能含有A環(huán)有鄰二酚羥基，這種多酚分子結(jié)構(gòu)差異可能是芥菜型油菜種皮色澤差異的主要原因。利用香草醛染色的方法發(fā)現(xiàn)了在發(fā)育中的黑籽芥菜型油菜種皮中含有黃烷3，4-二羥基醇和黃烷4-羥基醇，而黃籽種皮中沒(méi)有這些物質(zhì)。利用能與原花色素特異結(jié)合產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)的染料對(duì)二甲氨基肉桂醛(DMACA)對(duì)成熟的芥菜型油菜種皮進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)黑籽種皮被染上藍(lán)色，而黃籽種皮不能染色，表明在黃籽種皮

6、中不含原花色素，因此認(rèn)為原花色素是導(dǎo)致芥菜型油菜黃黑籽種皮顏色差異的主要物質(zhì)。采用同源克隆的方法，參照擬南芥等植物控制類黃酮合成的基因序列設(shè)計(jì)引物，克隆了芥菜型油菜類黃酮合成相關(guān)基因拷貝。對(duì)克隆的拷貝進(jìn)行測(cè)序和BLAST分析，克隆的26基因拷貝屬于21個(gè)已知功能的基因，其中CHS和PAP有3個(gè)拷貝，CHI有2個(gè)拷貝，其他基因只獲得一個(gè)拷貝。在GenBank上，除GST外，其他基因序列在芥菜型油菜未見(jiàn)報(bào)道，其中F3H、LAC、TT12、T

7、T1、TT8、TT16、TTG1、TTG2、AHA10、BAN、PAP和FLS的序列，在蕓薹屬植物中未見(jiàn)報(bào)道。 以克隆的芥菜型油菜類黃酮合成基因序列為基礎(chǔ)，利用RT-PCR方法，對(duì)這些基因在四川黃籽、紫葉芥及其黑籽近等基因系NILA和NILB種子和種皮中的轉(zhuǎn)錄進(jìn)行了分析。基因PAP和AHA10在種子和種皮中均沒(méi)有檢測(cè)到表達(dá)；結(jié)構(gòu)基因PAL、C4H、CHS、CHI、F3H、F3’H、LAC、TT12、GST、FLS和調(diào)節(jié)基因TT1