番茄苗期上胚轴长度性状遗传特征与相关基因鉴定分析

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lsylianyangdeyu
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株型是影响作物产量的重要农艺性状,而株高是构成作物株型重要的特征之一。目前,已有在蔬菜作物如黄瓜、辣椒、番茄、茄子株高的相关报道,但缺乏苗期株高性状的分析。而苗期的适宜株高有利于定植后缩短缓苗时间,增强抗逆性,提高后期作物产量。本研究利用番茄两个高代自交系JZ34和JZ18构建的遗传群体,对苗期株高性状进行多世代联合遗传分析;在此基础上结合激素处理的转录组分析,筛选分析了决定上胚轴长度的关键差异基因,并进行了功能初步验证。研究结果为番茄苗期合理株高种质的创制以及株型的改良提供新思路。获得的主要结果如下:1.供试双亲短节间JZ18和长节间JZ34株高性状差异明显,利用分离世代的统计上胚轴长度数值呈现连续且单峰的正态分布,符合典型的数量性状遗传。采用多世代的遗传联合分析结果表明:上胚轴长度性状的最适遗传模型为E-1模型,表现出两个加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型。番茄上胚轴长度在BC1、BC2和F2世代中主基因遗传效率为6.12%、48.72%和63.24%,多基因遗传率为81.52%、0%和0%,环境遗传率为12.36%、51.28%和36.76%,说明BC1世代的上胚轴长度主要受多基因控制,受环境因素的影响较小;在BC2和F2世代中二者均不受多基因控制,但受环境影响较大,说明番茄上胚轴性状宜在较晚世代进行选择。2.为了鉴定控制上胚轴长度苗期株高的关键基因,本研究利用外源赤霉素(GA3)、多效唑(赤霉素抑制剂,PAC)、生长素(IAA)和油菜素内酯(BR),设置浓度为5×10-5M,分析处理后的番茄的株高、茎粗、下胚轴长度、上胚轴长度以及其结构特征。结果表明外源赤霉素对JZ18和JZ34的上胚轴长度和株高有显著的促进作用,其中对JZ18的促进作用更显著。观察外源赤霉素处理后的JZ18和JZ34的石蜡切片发现与对照相比JZ18-T和JZ34-T的细胞数目减少和细胞长度增长,但JZ18-T和JZ34-T二者之间相比较发现,细胞数目和细胞长度无差异。3.构建GA3处理14d的JZ18、JZ34、JZ18-T、JZ34-T上胚轴茎组织的转录组文库进行测序分析,在GA3激素信号转导途径中随机找10个基因进行实时定量验证转录组的测序结果,实时定量结果与转录组测序结果一致。说明本研究获得的转录组数据准确,可进一步进行差异基因的筛选。4.对JZ18 VS JZ18-T、JZ34 VS JZ34-T、JZ18 VS JZ34、JZ18-T VS JZ34-T四组差异表达基因进行GO和KEGG分析,筛选出候选基因Sl SAUR71和Sl XTH23。Sl SAUR71和Sl XTH23分别是生长素和油菜素内酯信号途径的响应因子。5.构建pTRV2-Sl SAUR71沉默载体,将其利用VIGS技术转染短节间番茄JZ18后,利用q RT-PCR检测沉默效率并观察沉默植株表型。结果显示,在JZ18上沉默基因Sl SAUR71表现出节间伸长。我们也进一步构建p TRV2-Sl XTH23沉默载体,利用VIGS技术转染长节间番茄JZ34后,利用q RT-PCR检测沉默效率并观察沉默植株表型,在JZ34上沉默基因Sl XTH23表现出节间变短。
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