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甘蓝型油菜(Brassica. napus L,2n=38,AACC)是由白菜(B.rapa,2n=20,AA)与甘蓝(B.oleracea,2n=18,CC)两个基本种经过自然杂交后得到的异源四倍体作物,是温带地区最重要的油料作物。叶绿体是早期生命演变进化的能量源头,在长期的演变进化过程中扮演着非常重要的角色。叶绿体基因组具有非重组性、高度保守性和单亲遗传的特点,因此多被用来分析油菜的遗传多样性、亲缘关系及演变进化历程。目前,通常使用的分析方法有RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)、PCR-RFLP(Polymerase Chain Reaction-RFLP)、SSCP(Single Strand Conformation Polymorphism)及cpSSR(Chloroplast SimpleSequence Repeats)。但上述方法存在通量低、分辨率低、灵敏度不高及很难精确到SNP等缺点,而EcoTILLING技术恰好弥补了以上不足。本研究利用 EcoTILLING技术对核心甘蓝型油菜进行单倍型分析,以期寻找优良的种质资源和遗传亲本,同时为油菜遗传育种提供数据指导。基于泛基因组学原理,辅助建立油菜叶绿体 DNA遗传多样性的研究方法,主要工作是优化叶绿体 DNA提取方法和高通量测序结果验证。上述方法有利于我们在群体水平上研究叶绿体DNA遗传多样性。本研究的内容及结果如下: 1、通过对提取条件进行不断优化,建立了便捷高效的叶绿体DNA提取方法。主要对以下操作进行了优化:匀浆后重复进行200g2min离心,该操作可分离细胞核DNA颗粒和细胞壁碎片;无需percoll离心纯化操作,因为细胞核DNA多结合在叶绿体外膜上且破碎的叶绿体也存在叶绿体DNA。该方法既简化了操作过程及降低实验成本,又提高了纯度和产量,为规模化提取叶绿体DNA奠定了良好基础。 2、利用优化后的EcoTILLING技术对高通量测序数据的可靠性进行验证。我们为此我们随机挑取一些位点进行验证。通过对所选位点的实验,发现EcoTILLING结果和高通量测序结果基本吻合。这表明高通量测序结果是可靠的,方法是可行的。该方法在研究全球甘蓝型油菜叶绿体基因组上的成功应用,为今后群体水平上研究叶绿体DNA遗传多样性提供一种可靠、简便的方法。 3、利用EcoTILLING技术对256份甘蓝型油菜种质资源的rps16基因(编码核糖体蛋白16S亚基)进行多态性分析。结果发现,在256份甘蓝型油菜中,rps16基因有5个多态性位点,且5个SNP位点都位于非编码序列上。这些结果表明rps16基因在不同材料中具有丰富的遗传变异,可为其它基因遗传多样性研究提供借鉴,有助于我们对油菜种质资源进行评估和多样性分类。 4、利用EcoTILLING技术对甘蓝型油菜资源的叶绿体基因组15576bp-25958bp区域进行多态性分析。该区域包含有rpoB、rpoC1、rpoC2基因,它们负责叶绿体基因的表达调控,分别编码RNA聚合酶β、RNA聚合酶β′和RNA聚合酶β′′。结果发现,256份甘蓝型油菜15576bp-25958bp区域有14个多态性位点,其中12个多态性位点在编码序列上,2个在非编码序列上。在该区段上总共检测到5种单倍型,其中一种单倍型占91.8%,其它4种单倍型分别为4.3%、0.7%、2.0%和1.1%。在19983bp、21136bp和25317bp位置上碱基替换导致氨基酸发生改变,分别是半胱氨酸转变为苯丙氨酸、异亮氨酸转变为缬氨酸和赖氨酸转变为谷氨酸。