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油菜是世界范围内重要的油料作物,油菜单产却处于偏低水平,提高单位面积产量是当前重要的育种目标。育种实践表明,油菜的“源”器官和“库”器官是过剩的,“流”(即物质转运)是限制油菜产量的主要因素。在高等植物体内,蔗糖不仅是光合作用的主要终产物,同时也是物质和能量转运的主要物质形式。蔗糖从“源”器官向“库”器官的转运需要跨越多层质膜,蔗糖载体在蔗糖跨膜转运过程中发挥着不可替代的功能。前人研究表明,蔗糖载体与植物的生长发育以及产量有着密切的联系。来源于蔗糖载体基因的功能分子标记SUC-2位于油菜产量相关性状的QTLs区间,表明蔗糖载体可能是影响油菜产量的关键基因。在此基础上,本研究开展了两方面的工作:利用同源序列法分离甘蓝型油菜蔗糖载体,并定位、分析序列的进化;从关联分析、基因表达、遗传转化三方面研究了BnA7.SUT1与产量相关性状的联系。主要研究结果如下: 1.利用同源序列法分离到甘蓝型油菜中四条蔗糖载体基因序列,分别命名为:BnA7.SUT1.a、BnA7.SUT1.b、BnX.SUT1、BnC.SUT1;基因组序列长度依次为4930bp、4495bp、4816bp、3289bp,CDS序列长度依次为1545bp、1545bp、1545bp、1542bp。 2.BnA7.SUT1.a仅能从“Eagle”中扩增,BnA7.SUT1.b仅能从“S-1300”中扩增;BnX.SUT1、BnC.SUT1在“Eagle”和“S-1300”间没有差异。比对BnA7.SUT1.a和BnA7.SUT1.b序列,开发多态性标记;标记PTA和ETA特异扩增BnA7.SUT1.a,标记PTB和ETB特异扩增BnA7.SUT1.b。 3.PTA/PTB和ETA/ETB标记组合分析55份来源广泛的甘蓝型油菜品系,依据带型分析基因型,BnA7.SUT1存在3种基因型:pBnA7.SUT1.a-BnA7.SUT1.a(aa)、pBnA7.SUT1.b-BnA7.SUT1.a(ba)、pBnA7.SUT1.b-BnA7.SUT1.b(bb)。 4.以“9-3715”(bb)与“9-3759”、“9-3769”(aa)为双亲,构建BC1和F2群体。遗传分析结果显示BnA7.SUT1.a与BnA7.SUT1.b是一对等位基因,并借助于TN群体将其定位到A7连锁群上。 5.ba类的前228个碱基与bb类相同,ba类第232个碱基后与aa类相同;ba可能由aa与bb交换重组所形成。 6.Tajima’s D方法检验 BnA7.SUT1基因 DNA多样性,BnA7.SUT1的5’端(π=0.13502)的多态性位点比基因内部(π=0.00534)的多态性位点密集。5’端的Tajima’s D值达到显著,说明BnA7.SUT1的5’端序列经过选择,然而这种选择并没有扩展到基因内部。 7.选用55份甘蓝型油菜品系进行田间试验,考察一次有效分枝数、全株角果数、每果粒数、单株产量、小区产量以及千粒重的田间表型值。BnA7.SUT1基因多态性位点与产量相关性状关联结果显示,位于启动子区域的差异位点(s60和 s222)对植株一次有效分枝数和全株角果数的影响呈显著差异,基因内部的差异位点(s932和s1083)对千粒重的影响呈显著差异。 8.比较各类BnA7.SUT1基因型品系的产量相关性状,对一次有效分枝数、全株角果数而言,ba、bb类基因型品系的表型值要高于 aa类的表型值。对千粒重而言,aa、ba类基因型品系的表型值要高于bb类的表型值。 9.角果发育成熟期BnA7.SUT1在营养器官的表达量明显高于生殖器官的表达量,不同基因型材料 BnA7.SUT1的表达模式有较大差异。油菜各生长发育时期, BnA7.SUT1.b在苗期叶片中表达量较高,抽薹开花后表达量逐渐降低,角果成熟期表达量又回升到较高水平。 10.构建BnA7.SUT1.a和BnA7.SUT1.b的过表达载体pBI121-a、pBI121-b,以P29父(aa)的下胚轴为外植体进行转化。84.6%的pBI121-b阳性T0转化子表现为多主茎植株,多主茎植株的比例为75.8%。33株39.4%的pBI121-a阳性T0转化子表现为多主茎植株。