黄籽甘蓝型油菜高亚麻酸性状相关基因序列变异分析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ycf0319
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油菜(Oilseed rape)作为世界上广泛种植的油料作物之一,对人类的价值在于油菜籽含有丰富的多不饱和脂肪酸,亚麻酸正是其中一种重要的不饱和脂肪酸。我国种植的主栽类型-甘蓝型油菜(Brassica napus L.)中的亚麻酸含油量普遍偏低。本文利用克隆测序、多重序列比较和相关基因的荧光定量PCR检测等方法,对本课题组前期选育的黄籽高亚麻酸甘蓝型油菜R8Q10、2006L、YH25005以及普通亚麻酸中双11、低亚麻酸A28、高油酸低亚麻酸SW进行相关基因的遗传变异研究及表达水平分析,探讨油菜黄籽性状、有关转录因子、脂肪酸脱饱和酶和高亚麻酸性状的关联性,推测黄籽高亚麻酸油菜形成的分子机制。结果表明:1、对部分转录因子类TT基因的不同拷贝进行克隆测序,获得的Bn TT1.C6、Bn TT1.A9、Bn TT2.C8、Bn TT8.C9和Bn TTG1.A6基因在不同材料中存在少量无规律的SNP位点。黄籽基因来源相同的高亚麻酸油菜2006L与R8Q10的Bn TT8.C9的氨基酸序列不同。R8Q10的Bn TTG1.C7基因有1个氨基酸位点的突变。对黄籽亚麻酸性状有重要影响的突变可能来自Bn TT2.A8基因,所用的3个黄籽高亚麻酸材料(R8Q10、2006L、YH25005)在Bn TT2.A8上有一致的变异位点,并导致一个亲水性氨基酸突变为疏水性氨基酸,有可能使TT2的蛋白功能改变,这表明Bn TT2.A8的变异可能是影响种皮颜色形成的关键基因。2、获得不同材料中4个FAD2、6个FAD3和2个FAD7的CDS和启动子序列。高亚麻酸材料FAD2和FAD3基因的多数同源拷贝中保守性较高,但在低亚麻酸材料中有较多SNP位点,其中Bn FAD2.A1为假基因,FAD2基因在高亚麻酸材料中较为保守,只有3个氨基酸突变都发生在低亚麻酸材料,同时在YH25005、A28、SW中可能缺失Bn FAD2.C1基因。SW和A28的Bn FAD3.A3启动子上有一段相同的549 bp缺失。R8Q10、2006L的Bn FAD3.C3有不同的氨基酸突变位点,而A28有一段85bp的插入导致翻译提前终止。比较重要的突变位于C4正链上的FAD3基因,其启动子和CDS序列在3个黄籽高亚麻酸材料中有一致的SNP和In Del变异,这可能是导致FAD3在高亚麻酸中表达上调,亚麻酸含量提高的主要原因之一。3、荧光定量表达分析结果显示:FAD2的不同拷贝和FAD6的表达量仅在高油酸材料SW中表达量较低,在其他材料中的差异不显著或规律性不一致。高亚麻酸材料的FAD3及其6个拷贝的表达都高于A28和SW,在某一时期的表达显著上调而高于ZS11。高亚麻酸材料的FAD7基因的表达规律性一致,都高于ZS11且远高于低亚麻酸材料。调控种子脂肪酸合成上游的胚发育核心转录因子如LEC1、ABI3、FUS3、L1L、b ZIP67等编码基因的表达在高亚麻酸材料中均高于ZS11远高于两个低亚麻酸材料。类黄酮合成途径中的大部分基因在高亚麻材料中的表达都有不同程度的降低,结合脂肪酸上游转录因子的表达上调的规律来看,TT基因的表达下降除了会导致种皮透明外,还有可能促使脂肪酸合成上游转录因子上调表达,从而间接调控FAD2、FAD3等的表达,促进亚麻酸的合成。目前仅推测黄籽性状对这3个材料高亚麻酸性状的形成可能具有明显的促进作用,但黄籽并不一定导致高亚麻酸,二者没有必然的联系。根据以上试验结果推测所用的黄籽、高亚麻酸材料R8Q10、2006L、YH25005存在“黄籽突变是通过激活亚麻酸合成上游的LAFL(LEC1、ABI3、FUS3、LEC2)或LAZA(LEC1、AREB3、b ZIP67、ABI3)等胚发育主调控转录因子,进而上调FAD2、FAD3等的表达,促进亚麻酸在油菜籽中的积累”这一通路。其中具体的黄籽基因如何影响LAFL或LAZA等转录因子,哪些转录因子可结合FAD2、FAD3启动子等问题需要进一步深入研究。
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