白菜類作物抽薹開花的分子遺傳分析.pdf

1、白菜類蔬菜(Brassicarapa)是我國(guó)重要的蔬菜作物，抽薹開花是白菜類蔬菜生產(chǎn)中重要的農(nóng)藝性狀?！跋绕诔檗贰苯档彤a(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，是春季蔬菜生產(chǎn)的主要問(wèn)題。培育晚抽薹品種是解決這一問(wèn)題的根本途徑。在擬南芥的研究中，基本明確了控制開花的主要基因及其互作關(guān)系，其中開花抑制子基因FLC是開花時(shí)間調(diào)控的開關(guān)基因，對(duì)擬南芥開花控制有決定性的作用。該基因在白菜類作物中有4個(gè)同源基因，但這些同源基因如何調(diào)控抽薹，以及它們與其它主要的抽薹開花相關(guān)

2、基因的相互關(guān)系尚不明確。為了更好的利用這些基因，對(duì)白菜抽薹開花進(jìn)行調(diào)控，本項(xiàng)目研究了白菜類作物BrFLCs基因的序列變異及其與抽薹的關(guān)系；利用這些變異開發(fā)了與抽薹相關(guān)的分子標(biāo)記；定位了一批重要抽薹開花相關(guān)的基因，分析了這些基因與抽薹開花QTL相互關(guān)系。得到的主要結(jié)論如下： 1.發(fā)現(xiàn)BrFLC1基因與抽薹性相關(guān)的序列變異。在外顯子4至外顯子7區(qū)域內(nèi)，4個(gè)BrFLC基因在30份材料中的堿基序列變異與抽薹時(shí)間的相關(guān)分析表明，BrFLC

3、1基因的兩個(gè)變異位點(diǎn)(Pi5+104和Pi6+1)均與抽薹時(shí)間極顯著相關(guān)，其它3個(gè)基因(BrFLC2，BrFLC3和BrFLC5)的主要變異位點(diǎn)與材料的抽薹時(shí)間在擴(kuò)增的區(qū)域內(nèi)無(wú)顯著的相關(guān)關(guān)系。 2.BrFLC1基因的剪接位點(diǎn)G-A突變改變了剪接方式。對(duì)包含BrFLC1基因的剪接位點(diǎn)(Pi6+1)的區(qū)域進(jìn)行RT-PCR發(fā)現(xiàn)，該位點(diǎn)的G-A突變使BrFLC1基因轉(zhuǎn)錄本發(fā)生改變，產(chǎn)生了不正常的轉(zhuǎn)錄本。進(jìn)一步的序列分析發(fā)現(xiàn)，由于不正常的

4、轉(zhuǎn)錄導(dǎo)致終止密碼子提前出現(xiàn)或缺失一個(gè)外顯子，從而觀察到4種選擇性剪接方式(包括3種內(nèi)含子保留型和1種外顯子跳過(guò)型)，并發(fā)現(xiàn)在突變?yōu)锳的材料中同時(shí)存在兩種類型的剪接方式。由此推測(cè)G-A突變后基因失去了正常的延遲開花的功能。該發(fā)現(xiàn)將促進(jìn)對(duì)抽薹開花分子機(jī)制的理解。 3.BrFLC1基因剪接位點(diǎn)的G-A突變與抽薹性顯著相關(guān)。研究開發(fā)了檢測(cè)剪接位點(diǎn)突變的CAPS標(biāo)記FLC1-MvaI，并對(duì)該位點(diǎn)與抽薹的相關(guān)性在自然群體和DH群體中進(jìn)行了分

5、析。標(biāo)記檢測(cè)與抽薹表型的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)：BrFLC1剪接變異與抽薹時(shí)間顯著相關(guān)，絕大多數(shù)晚抽薹材料對(duì)應(yīng)于剪接位點(diǎn)為G的基因型，而絕大多數(shù)早抽薹材料對(duì)應(yīng)于突變?yōu)锳的基因型。 4.利用大白菜分子遺傳圖譜定位了6個(gè)開花相關(guān)基因位點(diǎn)。利用大白菜DH分離群體(Y177-12和Y195-93)構(gòu)建遺傳圖譜。采用SSR、CAPS、ESTP等多種分子標(biāo)記構(gòu)建了包含452個(gè)標(biāo)記，總長(zhǎng)度1272cM的分子遺傳圖譜。并確定了各連鎖群與A1-A10染色體

6、的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上定位了6個(gè)重要的開花時(shí)間相關(guān)基因，包括3個(gè)BrFLCs、2個(gè)MAF和1個(gè)FT，這些基因分布在A2、A3、A5、A7和A10這五個(gè)不同的連鎖群上，其中3個(gè)BrFLCs基因位點(diǎn)中BrFLC1、BrFLC2和BrFLC3分別定位于A10(Chr10)、A2(Chr6)和A3(Chr2)上；2個(gè)MAF位點(diǎn)分別定位于A2(Chr6)和A5(Chr5)上；1個(gè)FT位點(diǎn)定位于A07(Chr7)上。 5.檢測(cè)到抽薹時(shí)間和開

7、花時(shí)間及其共同的QTL并分析了與開花相關(guān)基因的關(guān)系。利用大白菜分子遺傳圖譜，對(duì)抽薹時(shí)間和開花時(shí)間2個(gè)性狀在3種不同的生長(zhǎng)環(huán)境中分別進(jìn)行了QTL定位與分析，共得到控制抽薹時(shí)間的QTL13個(gè)，控制開花時(shí)間的QTL11個(gè)。這些QTL分布在9個(gè)連鎖群上的18個(gè)可能的基因組區(qū)域。其中，位于A02上的1個(gè)抽薹和開花共同QTL(bt1和ft1)，解釋的表型變異率最高，在9.3～28.3％之間，該QTL在3種環(huán)境中均檢測(cè)到；另一個(gè)位于A10上的QTL僅