【摘 要】
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甘蓝型油菜（Brassica napus.L,）是我国重要的油料作物之一,提供了我国一半以上的国产食用油。株型直接影响着油菜的产量形成和机械化收获。植物分枝角度是株型的重要组成部分。合适的分枝角度有利于作物生产,可以提高种植密度和作物产量。因此,深入理解分枝角度的作用机制,可以为油菜的株型改良提供一定的理论基础和基因资源。本研究发现Bna WRKY40转录因子参与调控油菜的分枝角度,具体结果如下:
【基金项目】
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国家自然科学基金（32072020）； 江苏省农业科技自主创新（CX（20）3120）；
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甘蓝型油菜（Brassica napus.L,）是我国重要的油料作物之一,提供了我国一半以上的国产食用油。株型直接影响着油菜的产量形成和机械化收获。植物分枝角度是株型的重要组成部分。合适的分枝角度有利于作物生产,可以提高种植密度和作物产量。因此,深入理解分枝角度的作用机制,可以为油菜的株型改良提供一定的理论基础和基因资源。本研究发现Bna WRKY40转录因子参与调控油菜的分枝角度,具体结果如下:1.利用拟南芥AtWRKY40氨基酸序列和油菜参考基因组序列进行比对,共鉴定到6个拷贝的Bna WRKY40同源基因,对其氨基酸序列比对分析发现,都含有WRKY特有的高度保守的WRKYGQK基序以及锌指结构域。随后在油菜J9712品系中克隆其中1个拷贝BnaA07.WRKY40.b（BnaA07g35260D）,并在油菜中创建BnaA07.WRKY40.b的过表达材料。对BnaA07.WRKY40.b亚细胞定位表明BnaA07.WRKY40.b蛋白质定位于细胞核,与其转录因子功能一致。2.对过表达BnaA07.WRKY40.b转基因材料表型分析发现,和对照J9712相比,过表达BnaA07.WRKY40.b转基因油菜株型松散,分枝角度增大。在T3代5个过表达系与J9712相比,平均分枝角度增加了 8.30°～17.01°。在T4代过表达系与J9712相比,平均分枝角分别增加了 14.13°～17.97°。表明在油菜中过表达BnaA07.WRKY40.b导致分枝角度极显著增大,该基因可能参与调控分枝角度的大小。3.利用CRISPR/Cas9系统创建Bna WRKY40敲除材料,最终在T3代获得2个拷贝BnaA07.WRKY40.b和BnC06.WRKY40.b纯合双突株系。利用RNAi干扰技术创建了BnaA07.WRKY40.b-RNAi材料,对获得的T0代BnaA07.WRKY40.b-RNAi转基因油菜株系进行表达量检测,结果显示RNAi-4株系的BnaA07.WRKY40.b表达量与对照株系相比降低了 34.59%和19.18%,对RNAi-4植株的形态观察,发现株型与对照J9712相比,表现为分枝角度变小,株型紧凑。进一步表明BnaA07.WRKY40.b参与调控分枝角度大小。4.对过表达BnaA07.WRKY40.b转基因材料农艺性状分析发现,与对照J9712相比,除了分枝角度有显著差异外,其他检测指标均无显著变化。表明在油菜中过表达BnaA07.WRKY40.b只影响其分枝角度,不影响分枝数目及其他性状。对过表达BnaA07.WRKY40.b种子品质分析,与J9712相比,其含油量、蛋白质含量、脂肪酸组分均无显著变化。表明过表达BnaA 07.WRKY40.b对油菜种子的品质无显著影响。5.对过表达BnaA07.WRKY40.b转基因油菜和J9712进行转录组测序分析。共筛到1,104个DEGs。GO富集分析显示在生长素的生物合成和吲哚乙酸的代谢等过程DEGs显著富集;KEGG富集显示,其在芥子油苷生物合成途径中显著富集,这些DEGs所在通路中参与IAA途径相关的基因被显著诱导。结果表明BnaA07.WRKY40.b过表达影响了 IAA运输、IAA的信号转导及IAA的合成等多个关键基因的表达。6.选择初花期的幼嫩侧枝分为上下部分测定激素含量和BnaA07.WRKY40.b的表达量。相比于J9712,OE-16的侧枝上下部BnaA07.WRKY40.b表达量存在显著差异,下部表达量更高,IAA含量和BnaA07.WRKY40.b表达量差异更大。推测可能是BnaA07.WRKY40.b基因在过表达油菜植株的分枝上下部的差异表达,导致IAA在分枝上下部的不均匀分布,从而来使甘蓝型油菜的分枝角度增大。
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