甘蓝型油菜黄化和光叶突变体的基因定位及克隆

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作物中叶片的突变体多种多样,包括有叶色,叶形态等突变体类型。他们为研究作物的光合作用、呼吸作用、光能利用、生长发育,基因功能及某些组分(蜡质、色素等)的合成代谢调控等提供良好的实验材料。一些突变体的表型明显稳定(如棉花牙黄,水稻紫叶,油菜黄叶等)被应用于杂种优势的利用中。本研究对甘蓝型油菜黄化突变体BnaC.ygl和光叶突变体B. napus Nilla glossy进行了初步的表型解析,遗传分析和基因定位,并成功克隆到了叶色基因BnaC.YGL,这为探究表型机理及其在育种中的应用奠定了基础。主要研究结果如下:1甘蓝型油菜隐性叶色突变体BnaC.ygl基因的精细定位及克隆1)与野生型相比,突变体BnaC.ygl叶片颜色在苗期叶片黄化,现蕾期和抽薹期叶色接近于野生型。对其叶绿素含量的测定结果表明,苗期突变体和野生型的叶绿素a,叶绿素b,总叶绿素含量和叶绿素a/b值均差异显著,开花期突变体叶绿素含量与野生型差异不显著。2)经透射电镜分析结果表明苗期突变体叶绿体类囊体膜和基粒片层垛叠数有所减少,基粒片层间稀疏,无规则,叶绿体发育不良。在开花期时,突变体叶绿体类囊体膜和基粒片层垛叠数量明显增加,与野生型无明显差异。3)利用了两个群体对BnaC.YGL基因精细定位,将BnaC.YGL基因定在甘蓝型油菜N17的0.35cM的区间,同时获得18对与BnaC.YGL共分离的标记。并推测标记SC25附近的与甘蓝中Bo1027145(HO1)同源的基因为BnaC.YGL的候选基因。比较测序分析结果表明该基因在突变体中缺失了C基因组上的同源拷贝(BnaC.HO1)。遗传转化的结果证明BnaC.HO1是BnaC.ygl叶色突变体的突变基因。4)甘蓝型油菜BnaC.HO1与甘蓝HO1的相似度最高,与BnaA.HO1的同源性也在90%以上,与拟南芥和白菜达80%以上,表明BnaC.HO1在进化进程中比较保守。5) RT-PCR结果表明BnaC.YGL基因在苗期展开叶和角果中表达较强,而发芽的种子和根中表达较弱。亚细胞定位的结果表明,BnaC.YGL基因定位于原生质的叶绿体中。6)与BnaC.YGL基因共分离的16个标记在突变体和野生型中均检测到多态性,这些标记覆盖了甘蓝C07染色体至少1.2Mb的区段。另外检测到在突变体中有3个基因均丢失了N17染色体定位区段的同源拷贝,因此我们认为经EMS诱变获得的突变体BnaC.ygl可能在N17染色体上有基因组的大片段的缺失。2甘蓝型油菜隐性光叶突变体的遗传分析和BnaCNgll基因定位1)光叶突变体Nilla glossy的茎杆,叶片,花蕾及角果皮均不被蜡粉,表面油亮,整个生育期此表型都明显可见。扫描电镜扫描也显示光叶突变体的茎干表面被少量的片状和颗粒状蜡质晶体覆盖而叶表面被少量颗粒状晶体覆盖。2)遗传分析结果表明该光叶表型受到两对隐性基因控制。3)利用F2群体筛选到5个可能的多态性标记,选取G1组合中BC2代1:1分离的16个株系取样验证。结果表明只有SSR标记CB10443能在7个株系中表型出多态性,其他标记均无多态性,说明CB10443与控制光叶性状的基因中一对基因连锁,并将其命名为"BnaC.NGL1"。4)通过AFLP技术和比较基因组开发标记,并利用包含1191个单株G1BC2群体将BnaC.NGL1锁定在甘蓝型油菜N11连锁群SSR标记gls41和gls79之间,它们之前的遗传距离为0.16cM。两个标记在甘蓝C01上的距离大约为230kb,包含约51个注释的基因。
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