【摘 要】
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兰花(Cymbidium)是我国的传统名花,具有较高的文化价值和独特的观赏价值,市场前景广阔。花香和花色是兰花重要的观赏性状,但迄今其遗传机制尚不清楚。因此,鉴定兰花花香和花色相关基因,建立分子标记辅助兰花花色选择技术体系,对进一步开展兰花花香和花色遗传育种研究具有重要意义。本研究以‘企剑白墨墨兰’、‘吴字翠墨兰’、‘黄花1号兰’、‘黄花2号兰’、‘宫粉佳人兰’、‘小凤兰’以及‘小凤兰’和‘吴字翠
【基金项目】
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广东省科技计划项目《兰花快速高效低耗育种技术体系的建立和新品种选育》(2017B020201010); 广东省现代农业产业技术体系花卉创新团队项目(2019KJ121); 广州市农业局《高档盆花新品种选育研究与生产示范》项目(1810593);
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兰花(Cymbidium)是我国的传统名花,具有较高的文化价值和独特的观赏价值,市场前景广阔。花香和花色是兰花重要的观赏性状,但迄今其遗传机制尚不清楚。因此,鉴定兰花花香和花色相关基因,建立分子标记辅助兰花花色选择技术体系,对进一步开展兰花花香和花色遗传育种研究具有重要意义。本研究以‘企剑白墨墨兰’、‘吴字翠墨兰’、‘黄花1号兰’、‘黄花2号兰’、‘宫粉佳人兰’、‘小凤兰’以及‘小凤兰’和‘吴字翠墨兰’杂交后代为材料,通过转录组测序和q RT-PCR分析寻找与兰花花香和花色相关基因,根据转录组测序结果开发SSR标记,筛选与兰花花色紧密连锁的分子标记,并开展光照和喷施蔗糖、Fe3+与Al3+对‘宫粉佳人兰’花色的影响试验。主要研究结果如下:1.利用q RT-PCR技术对18S、26S、ACT、EF1α、Rpo B、TUB、GAPDH、Psa B、RPS3、RPS19和Ch18Sr RNA、Ch28Sr RNA、Ch ACT、Ch EF1α、Chrpo B、Ch TUB、Ch UBQ和Ch TUA等18个内参基因进行溶解曲线和标准曲线分析,筛选出6个候选内参基因,分别是RPS3、RPS19、EF1a、GAPDH、Ch TUA和Ch TUB。利用ge Norm、Norm Finder和Best Keeper软件对6个候选内参基因进行表达稳定性评估。结果表明,RPS3、EF1a和GAPDH 3个基因适合用作兰花花香花色基因表达分析的内参基因。2.利用Illumina Hi SeqTM技术对‘黄花1号兰’和‘黄花2号兰’的萼片及花瓣进行转录组测序,共获得了65512个unigenes,其中共有8965个unigenes差异表达。KEGG富集分析结果显示,差异表达基因主要富集在光合作用-触角蛋白、光合作用、苯丙烷生物合成、单萜类生物合成、类黄酮生物合成、二萜类生物合成、氰氨基酸代谢、角质,琥珀和蜡的生物合成、类胡萝卜素的生物合成、α-亚麻酸代谢、过氧化物酶体和苯丙氨酸代谢等通路中。通过q RT-PCR分析,筛选出3个花香候选基因,分别为4CL-7-5、TPS10-1和α-TPS-2。3.根据‘企剑白墨墨兰’营养器官和生殖器官的转录组以及‘黄花1号兰’和‘黄花2号兰’萼片及花瓣的转录组测序结果,通过q RT-PCR分析,筛选出5个花色候选基因,分别为Cy CHS-1、Cy CHS-2、Cy HYB、Cy PDS和CCD7。4.根据‘企剑白墨墨兰’营养器官和生殖器官的转录组测序结果,采用Primer Premier 5.0软件进行SSR标记开发,新开发出SSR标记44个。以‘小凤兰’和‘吴字翠墨兰’为材料进行多态性标记筛选,在362个SSR标记中有292个能扩增出清晰条带,有效性达80.7%,有108个能区分亲本,多态性达37.0%。采用108个多态性标记对‘小凤兰’和‘吴字翠墨兰’及其40个杂交后代的DNA进行PCR扩增,8个SSR标记能较好的区分杂色花和纯黄绿色花,分别为CQX5、CQX31、CQX59、CQX145、CQX165、CQX185、CQX235和CQX243。5.不同光照强度下的‘宫粉佳人兰’花色不同,较强光照下‘宫粉佳人兰’的花色更红。q RT-PCR分析结果表明,Cy CHS-2和Cy PDS差异表达可能与强光下‘宫粉佳人兰’的花色更红有关。通过以上研究,鉴定出兰花花香相关基因3个、花色相关基因5个和强光导致‘宫粉佳人兰’花色更红的相关基因2个,筛选出8个能较好的区分开纯黄绿色花的兰花的SSR标记,为进一步研究兰花花香和花色的遗传基础,建立分子标记辅助兰花花色选择技术体系奠定基础。
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