【摘 要】
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大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)起源于中国,其生态类型繁多、食用方式多样,是中国及东亚地区许多国家和地区的重要蔬菜作物。抽薹开花影响大白菜叶球和花薹的形成,是白菜类蔬菜重要的农艺性状。在结球白菜生产中,未熟抽薹会严重影响叶球的产量和质量,因此,选育耐抽薹品种是结球白菜重要的育种目标。但是,对于以花薹为产品器官的白菜苔品种来说,苗期过后适时抽薹,又是产量形成的关键因
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大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)起源于中国,其生态类型繁多、食用方式多样,是中国及东亚地区许多国家和地区的重要蔬菜作物。抽薹开花影响大白菜叶球和花薹的形成,是白菜类蔬菜重要的农艺性状。在结球白菜生产中,未熟抽薹会严重影响叶球的产量和质量,因此,选育耐抽薹品种是结球白菜重要的育种目标。但是,对于以花薹为产品器官的白菜苔品种来说,苗期过后适时抽薹,又是产量形成的关键因素。大白菜抽薹开花受植株体内复杂的遗传网络精细调控,克隆其中的关键基因,对于实现这一重要性状的遗传调控有重要意义。本研究利用EMS诱变结球白菜DH系‘FT’的萌动种子,创制出13份稳定遗传的早抽薹突变体,从中选出7个表型相近的突变体进行等位性检测。选择其中的ebm6、ebm5-1和ebm5-2等3份突变体为试材,各自构建F2分离群体,利用基于第二代测序技术开发的Mut Map和BSR-seq等基因定位方法,对相应的早抽薹突变基因进行了定位和功能鉴定,主要研究结果如下。1.大白菜早抽薹突变体的创制利用0.8%的EMS水溶液诱变处理结球白菜DH系‘FT’的萌动种子,创制出13份稳定遗传的突变体,从中选出7份表型相近的材料进行等位性检测,半轮配结果表明,有2份杂交后代表现出与双亲一致的抽薹表型,说明其突变基因是等位的,其它5份突变基因是非等位的,分别命名为ebm5-1、ebm5-2、ebm6、ebm7、ebm8、ebm9和ebm10。该7份稳定遗传的早抽薹突变体较其野生型‘FT’明显提早开花。遗传分析表明,7份突变体的早抽薹性状均属于核遗传,由单隐性基因控制。2.利用Mut Map技术鉴定到早抽薹突变体ebm6的候选基因用早抽薹突变体ebm6与其野生型‘FT’杂交构建F2定位群体,利用Mut Map技术结合KASP验证,鉴定筛选到候选基因Bra A02g003340.3C,其拟南芥同源基因为At FLC2,遂命名为Br FLC2。与野生型相比,突变体ebm6的Br FLC2基因在第1个外显子的第52bp处发生了C→T的单碱基替换,使得密码子CAA(谷氨酰胺)变为终止子TAA,导致翻译提前终止。FLC2是一个开花转换抑制因子,编码MADS-box蛋白。3.利用BSR-seq技术定位到早抽薹突变体ebm5-1和ebm5-2的候选突变基因利用早抽薹突变体ebm5-1和ebm5-2分别与奶白菜高代自交系‘K20’杂交构建F2分离群体,利用BSR-seq技术,将早抽薹突变基因Brebm5-1和Brebm5-2定位到A07染色体的一个重叠区域,验证了突变基因等位性检测结果,说明Brebm5-1和Brebm5-2属于等位基因。进一步开发分子标记,精细定位突变基因Brebm5-1。利用F2群体中的1741株早抽薹表型植株缩小定位区间,最后将突变基因Brebm5-1定位在A07染色体的In Del18和In Del45两个标记之间,物理距离为56.24 Kb,区间内共有10个基因。4.通过亲本全基因组重测序筛选Brebm5-1的候选基因利用第二代测序技术对突变体ebm5-1和野生型‘FT’进行全基因组重测序,在定位区间内筛选早抽薹突变体ebm5-1与其野生型?FT?之间的SNP。在ebm5-1中只在Bra A07g040740.3C基因的第17外显子的6736bp处发生了1个非同义突变(G→A的单碱基替换),因此,预测Bra A07g040740.3C(Br SDG8)为早抽薹突变体ebm5-1的候选基因,其编码组蛋白甲基转移酶。5.利用等位基因突变体ebm5-1和ebm5-2验证了候选基因Br SDG8的功能克隆ebm5-1的等位基因突变体ebm5-2的Br SDG8基因全长,测序发现其Br SDG8基因上有一个SNP变异,即在第12外显子的5437bp处发生碱基G缺失,导致翻译过早终止,说明Br SDG8调控了突变体ebm5-1和ebm5-2的早抽薹表型。本研究创制出的7份大白菜早抽薹突变体,是研究大白菜抽薹性分子机制的珍贵材料;定位和克隆的2个早抽薹突变基因Br FLC2和Br SDG8,为最终揭示其在大白菜抽薹调控网络上的作用奠定了基础。
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