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白菜类作物(Brassica rapa)是十字花科(Cruciferae)芸薹属(Brassica)中重要的蔬菜和油用作物,其中开花时间和叶片性状是白菜类作物生产中的重要农艺性状。白菜类作物的开花时间和叶片性状存在着广泛的遗传变异,开花早晚和叶片性状直接影响着其产品的产量和品质。其相关基因的表达是实现这一变异的基础,包括细胞自身的生长状况以及环境因子(温度和光周期)对这些基因的表达起着调控作用。本论文的主要目的是解析白菜类作物开花时间和叶片性状的遗传变异。为此,首先,本研究基于拟南芥开花时间和叶片候选基因,在白菜全基因组测序材料Chiifu中对所有开花时间和叶片性状候选基因/Paralogues进行了搜索、整理。然后,设计候选基因特异标记(GT; CAPS; SSR),利用Lightscanner分型技术构建候选基因特异标记遗传连锁图谱。通过分析多种环境条件下开花时间QTL (fQTL)和eQTL,以及叶片性状动态QTL,揭示白菜类作物开花时间和叶片性状的遗传变异；同时,为精确定量基因表达,我们运用实时定量方法鉴定13个内标基因的稳定性；利用RT-PCR和cDNA微阵列在白菜类作物11个主要类型上,量化开花时间的基因表达模式；在250份白菜类作物自然群体上,利用候选基因策略,进行开花时间候选基因关联作图分析。得到的主要结果如下：1.本研究在一个双单倍体(DH)群体(YS-143×PC-175)上定位了144个开花时间候选基因标记。在多种不同生长条件下,共检测到了10个开花时间QTL区域。提取其中一年DH材料的RNA,使用105K芯片(包括B. napus, B. rapa和B. oleracea)完成表达谱分析。通过fQTL, eQTL和开花时间网络图谱揭示出调控开花时间的候选基因。在A02连锁群上,fQTL和BrFLC2紧密连锁,也cis eQTL连锁与BrFLC2。另外,与花蕾整合基因SOC1和FT；光周期基因CO, SSR1和TCP11trans eQTL连锁。通过整合形态观察和表达谱分析是一种鉴定生物学途径和剖析复杂性状遗传机制的有效工具。2.选择了13个内标基因进行表达稳定性鉴定。将其在20个样品(4个类型分组)中使用两种分析方法geNorm和NormFinder进行稳定性鉴定。在生长发育过程中,ACTIN和CyP被显示出是最稳定的内标基因；在不同组织中(从开花到结荚),CyP、 Tub α和UBC30表现的比较稳定；在霜霉病菌和黑斑病菌处理的生物胁迫下,CyP和Tub_α被认为是稳定的内标基因；在非生物胁迫处理(激素、盐、干旱、冷和热激等)的条件下,UBC30、EF1-α和ACTIN被认为是稳定的内标基因。在分析所有样品时,我们推荐至少需要5个内标基因ACTIN、CyP、UBC30、EF1-α和UBQ,为更加精确定量基因表达研究所使用。3.11份不同类型的白菜类作物(B. rapa),在不同环境的光周期(不同日照长度)处理条件下观察开花时间。研究结果显示出,不同类型对光周期的敏感性不同。数据分析表明,小菘菜KOM-130、日本水菜MIZ-128、油用型油菜YS-143、普通白菜PC-175和意大利菜心BRO-029等,是响应光周期更为明显的品种。三个光周期候选基因GI、CO和FT,实时定量结果显示出,GI和CO mRNA在长日照和短日照条件下均表达,分别在黑暗后1～9h和9～13h表达强烈,说明它们受生物钟所调控。ET mRNA在长日照处理条件下是光照后13～17h表达强烈,而在短日照处理条件下,除了菜心CX-58和大白菜CC-168两个基因型观察到表达外。聚类分析表明,GI、CO和FT的表达与白菜类作物的基因型有关。在大白菜CC-168在光照后9h和21h的四个时间点上的cDNA微阵列分析,结果312个开花时间基因被鉴定。表明白菜类作物在光周期处理条件下,开花调控机制的复杂性。4.开发了90个新的开花时间候选基因附近的微卫星标记(simple sequence repeat, SSR)。运用候选基因策略,将55个SSR标记对两个搜集中心(Wageningen/WUR and Vavilov/VIR)搜集的250份白菜类作物,进行了群体结构分析。关联分析共检测到426个等位基因,平均产生的等位基因数目是7.7个,每个SSR标记产生2.1-5.8个等位基因。Structure分析表明,两个搜集群体可分为4个亚类群。利用Tassel软件的两种程序(GLM和MLM)进行关联分析。以统计概率P值0.05为标准计算,GLM检测到了67个等位基因位点与开花时间相关联,MLM检测到了39个位点与开花时间相关联。5.检测白菜类作物叶片长度(包括叶柄长度)、叶片宽度、叶柄长度、叶片长度(不包括叶柄长度)、叶型指数等性状,同时在长日照和短日照条件下,分析其非条件和条件的动态QTL定位；另外,对不同生长条件影响下的叶片数、叶片颜色等性状在92个DH68系上也进行了QTL定位分析。共获得了252个控制叶片性状的QTL。找出拟南芥中控制叶片性状的功能基因90个,在此基础上,搜索到白菜类作物中叶片性状候选基因186个。目前,利用Lightscanner分型技术,已经将8个控制叶片性状的候选基因定位到了DH68遗传图谱上。