普通白菜不同冬性品种春化响应基因筛选及BrcSOC1基因功能鉴定

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhang123gang
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普通白菜(Brassica rapa ssp.chinensis Makino)属十字花科芸薹属植物,因其为种子春化型植物,常常在春季感受低温而出现先期抽薹,影响产量和品质,因此,耐抽薹品种的选育是普通白菜重要的育种目标。由于植物感受春化是一个漫长的过程,春化途径不仅由多基因调控,而且植物响应春化相关基因表达量的变化需要经历一段时间的积累。因此,本试验以普通白菜不同冬性品种为试验材料,通过探究不同品种响应春化过程中基因表达量的变化,分析并筛选因品种间差异影响植物感受春化的相关基因,为解决普通白菜先期抽薹的生产问题提供理论依据;另外,对普通白菜BrcSOC1基因进行拟南芥转化验证,为完善普通白菜成花途径分子调控网络奠定基础。主要结果如下:1.分析普通白菜不同冬性品种在春化过程中的转录组数据,不同品种每个时期的三个重复相关性良好,并且均有83%以上的reads比对到大白菜参考基因组。关注弱冬性品种未春化、春化完成后,以及强冬性品种未春化、春化过程中和春化完成后的差异表达基因,共筛选出748个不同冬性品种响应春化差异的相关基因,包括402个共上调基因和285个共下调基因。GO功能富集分析结果表明,普通白菜不同冬性品种间响应春化差异基因的主要富集在生物过程的花发育调控、几丁质响应、脱落酸响应、生长素响应等9个GO功能类目中。通过KEGG通路富集分析发现不同冬性品种的差异表达基因富集在参与响应低温胁迫的相关路径,并且植物激素信号转导路径显著富集,可能在不同冬性品种响应春化中发挥重要作用。2.利用大白菜参考基因组数据库和拟南芥数据库,将筛选到的品种间响应春化差异基因进行对应分析,结果表明Bra003490(AT3G6215)、Bra017216(AT2G36910)、Bra023087(AT2G36910)、Bra022957(AT2G33853)和Bra002843(AT5G56140)的拟南芥同源基因直接参与春化响应,推测以上基因可能是普通白菜不同冬性品种间响应春化的关键差异基因,可进一步研究验证其功能,为普通白菜解释不同种性响应春化差异提供了理论依据。3.利用农杆菌蘸花遗传转化法将普通白菜SOC1同源基因BrcSOC1过表达载体转化到拟南芥中,分别从植株表型观察到分子鉴定对转基因植株进行验证,获得了42株T1代和15株T2代转基因植株,观察发现转基因植株的开花期显著提前,开花期莲座叶片数显著减少,抽薹数、抽薹高度和薹粗均增加,说明BrcSOC1在促进普通白菜成花过程中具有重要调控作用,这为进一步完善普通白菜成花分子调控机制研究奠定了基础。
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