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大白菜是我国种植面积最大的蔬菜之一,其产量的丰歉影响到蔬菜的市场供应及价格,对安定人民生活起着举足轻重的作用。大白菜的栽培历史悠久,其品种类型极为丰富,一些优异的农艺性状经过长期的人工选择,得以保留。但是,涉及大白菜重要农艺性状的分子机理研究较少,分子生物学技术在大白菜品种改良优化中的应用也远不如在其他农作物中成熟。对大白菜下胚轴伸长调控机理的研究,有助于我们通过基因工程手段培育优良性状新品种,增强植株的抗倒伏能力,在此基础上,借助于合理的栽培管理技术,最终达到提高白菜产量的目的。本研究以三个大白菜品种“城阳青”、“章丘668”和“663”幼苗的下胚轴长度在蓝光诱导下表现出显著差异入手对引起该性状的基因进行了筛选并对其生物学功能进行了相关研究,得到以下结论:1.蓝光下“城阳青”和“663”之间下胚轴长度差异与隐花色素基因家族成员CRY2相关。研究发现“663”中的Br CRY2b在第三个外显子上发生了单碱基插入引起了蛋白的移码突变。“城阳青×663”F1代蓝光诱导下,表现出长下胚轴性状,F2代表现出长短下胚轴分离比3:1,说明该性状是由单基因控制的质量性状。此外,本研究分别构建了Br CRY2b的Crispr/Cas9基因编辑载体以及过表达载体,转化大白菜品种“广东早”,鉴定到过表达转基因植株(T1代),并分别在DNA,RNA及蛋白水平进行了验证,观察了转基因株系T2代的表型,证明了Br CRY2b具有蓝光下调控大白菜下胚轴伸长的功能。2.“城阳青”和“章丘668”之间差异基因的研究。通过测序发现二者中CRYs无显著差异,蓝光诱导下,“城阳青×章丘668”的F1代表型为长下胚轴,而F2呈现下胚轴长度连续变化,成正态分布,说明该性状可能是多基因控制的数量性状。通过集群分离分析法(BSA),对差异基因进行了粗定位,确定了6个候选区段,分别定位在A03、A08和A09号染色体上,差异基因的精细定位仍在进行中。3.在Br CRY2b生物学功能的研究过程中发现大白菜细胞色素b5(Cytochrome b5,Br CB5)基因家族参与了Br CRY2b介导的蓝光信号通路。为了更好的理解Br CB5s在蓝光信号通路中所起的作用,对其进行了生物信息学分析,不同组织间的表达模式分析以及盐胁迫(Na Cl)、渗透胁迫(PEG6000)、温度(4℃,35℃)胁迫、植物激素(ABA、SA、GA)胁迫下3 h和24 h的表达模式分析。Br CB5s在不同组织间、响应胁迫下的表达模式多种多样,说明Br CB5s可能通过多条信号通路参与了植物生长发育全过程。4.Br CRY2b功能缺失突变体“663”表现出霜霉病菌(Hyaloperonospora brassicae,H.brassicae)易感表型,同时为了找寻Br CB5s与Br CRY2b发生交叉的信号通路,本研究以霜霉病为切入点,对病菌侵染前后的“城阳青”(表现出抗病表型,R)和“663”(表现出敏感表型,S)两个基因型大白菜做了RNA-seq分析。分别对两个基因型的对照组和实验组两两比较(R-CK vs.R-T、S-CK vs.S-T)进行DEGs筛选,并对这些DEGs进行了GO和KEGG分析,发现S基因型的DEGs富集到“Plant-Pathogen Interaction pathway”,参与该途径的基因分别参与了MAPK级联反应、Ca2+信号传导、SA、ET信号传导通路;Br CRY2b可能主要与大白菜对该病菌的基础防御机制有关,绝大多数Br CB5s家族成员不仅与大白菜对H.brassicae的基础防御机制有关,还与大白菜系统获得性抗性有关。