【摘 要】
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胡萝卜是世界十大蔬菜之一,但中国的胡萝卜栽培种基因库狭窄且收集保存的种质资源有限,严重阻碍了胡萝卜重要性状的遗传研究和基因挖掘工作。突变体创制是种质资源创新和功能基因挖掘的重要途径之一。其中,甲基磺酸乙酯(EMS)由于具有诱变效率高、频率高和范围广等优点,已广泛应用于植物突变体库的构建,但关于胡萝卜突变体库构建的研究还未见报道。因此,本研究利用胡萝卜自交系‘17005’进行EMS诱变,对诱变获得的
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胡萝卜是世界十大蔬菜之一,但中国的胡萝卜栽培种基因库狭窄且收集保存的种质资源有限,严重阻碍了胡萝卜重要性状的遗传研究和基因挖掘工作。突变体创制是种质资源创新和功能基因挖掘的重要途径之一。其中,甲基磺酸乙酯(EMS)由于具有诱变效率高、频率高和范围广等优点,已广泛应用于植物突变体库的构建,但关于胡萝卜突变体库构建的研究还未见报道。因此,本研究利用胡萝卜自交系‘17005’进行EMS诱变,对诱变获得的M2群体进行表型鉴定,并对诱变过程中获得的黄色肉质根突变体进行候选基因分析和愈伤组织显微结构观察,主要结果如下:1.EMS诱变剂量筛选本试验采用4个浓度梯度(0%、0.5%、1%、1.5%)和4个时间梯度(6h、8h、10h、12h)共计16个处理诱变胡萝卜自交系‘17005’,通过计算不同处理的发芽致死率和出苗致死率,发现EMS诱变浓度为0.5%处理6h后,种子的发芽致死率和出苗致死率都接近半致死剂量。因此,确定0.5%处理6h作为最适诱变剂量。2.M2代突变体库的构建对1088个M2代家系进行表型鉴定,获得了多个在营养生长期和生殖生长期发生明显表型突变的突变体。其中营养生长期表型突变频率为93.49%,主要突变性状包括子叶、生长点、叶色、肉质根等;生殖生长期突变频率为6.51%,主要突变性状为抽薹时间、主薹高度、种株颜色、侧枝、花和种子等。在M2代突变体中,获得了叶色、根色、抽薹时间等稳定遗传的突变体。3.黄色肉质根突变体的候选基因分析对黄色肉质根突变体‘19501’和野生型‘17005’进行基因组重测序和转录组测序。重测序结果表明,突变体与野生型共有19009个基因在编码区含有SNPs/In Dels差异,其中58个基因参与类胡萝卜素代谢,包括33个结构基因和25个非结构基因。33个结构基因主要包括DXS基因家族、PSY基因家族、PDS基因家族、Z-ISO基因家族、ZDS基因家族、CRTISO基因家族、LYCB基因家族、LYCE基因家族、CHXB基因家族、ZEP基因家族、CCD基因家族、NCED基因家族和VED基因家族。转录组测序结果表明,突变体与野生型之间共有2810个基因存在显著差异表达。其中6个基因参与类胡萝卜素代谢反应,包括3个结构基因CCD、NCED7、NCED9和3个非结构基因LUT5、MTS1、NSY2。两种测序结果联合分析推测这58个基因可能是导致肉质根产生黄色突变的候选基因。4.愈伤组织的显微结构观察分别取黄色肉质根突变体‘19501’和野生型‘17005’的肉质根形成层部位进行愈伤组织诱导。将橙色和黄色愈伤组织切片后在偏振光显微镜下拍照观察。结果显示,‘17005’愈伤组织中存在有色体的富集,有色体数目较多,而‘19501’的愈伤组织中含有的有色体数量较少且分布较为分散,与野生型‘17005’中有色体数量和分布情况存在明显差异。
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