人工合成甘藍(lán)型油菜類(lèi)黃酮合成途徑基因序列和表達(dá)變化研究.pdf

1、多倍化在植物進(jìn)化和物種形成過(guò)程中起著舉足輕重的作用，對(duì)多倍體的基因組進(jìn)化和基因表達(dá)的研究已成為近年來(lái)植物界的研究熱點(diǎn)之一。人工合成的蕓薹屬異源多倍體由于親本來(lái)源明確，已經(jīng)成為研究多倍體進(jìn)化過(guò)程中遺傳和表觀(guān)遺傳變化的模式植物之一。甘藍(lán)型油菜黃籽育種是油菜高含油量育種的一個(gè)重點(diǎn)工作，但是眾多研究表明，黃籽的遺傳非常復(fù)雜，除受環(huán)境影響外，不同遺傳背景的材料控制黃籽性狀的基因也不同。本研究以6個(gè)黃/黑籽甘藍(lán)型油菜人工合成種(AACC，2n=38

2、)不同世代群體和親本白菜型油菜（代號(hào)1151、JB2、DB，基因組AA，2n=20）、甘藍(lán)（代號(hào)T1、T2、T3、03K04，基因組CC，2n=18）為材料，利用序列特異性擴(kuò)增和Real-Time PCR等方法，分析類(lèi)黃酮生物合成過(guò)程中的部分關(guān)鍵基因在甘藍(lán)型油菜多倍體進(jìn)化過(guò)程中的基因組成及表達(dá)變化，期望為揭示甘藍(lán)型油菜黃籽形成的分子基礎(chǔ)和蕓薹屬多倍體進(jìn)化過(guò)程提供有利的信息。本研究主要結(jié)果如下:
　　 1.序列消除的偏向性。根據(jù)類(lèi)

3、黃酮生物合成途徑中的15個(gè)關(guān)鍵基因的保守序列設(shè)計(jì)了47對(duì)特異引物，在各人工合成種的不同世代進(jìn)行序列特異性擴(kuò)增，結(jié)果表明，以白菜型油菜為母本的組合1151× T2、1151×03K04、JB2×T3中所有多倍體后代丟失了更多來(lái)自A基因組的特異基因片段。以甘藍(lán)為母本的T1×DB組合，后代同樣丟失了更多來(lái)自A基因組的片段，03K04×DB丟失A、C基因組片段比例相當(dāng)， T1×JB2卻丟失更多來(lái)自C基因組的片段。
　　 2.序列消除的趨

4、向穩(wěn)定性。組合1151×T2(S1-S6、S8)合成種后代中，S1代丟失來(lái)自A、C基因組的比例最高，隨著世代遞增，丟失A、C基因組比例有所降低并逐漸趨于平穩(wěn)。伴隨著基因片段的丟失，也出現(xiàn)了一些新增帶，占總擴(kuò)增帶的12.1％。
　　 3.各基因在各組合序列變化的規(guī)律性。所有組合的人工合成種都嚴(yán)格保留了來(lái)自于C基因組中的TT2基因片段，1151×T2、1151×03K04、T1×DB、T1×JB2組合的TT12丟失更多來(lái)自A基因組片

5、段。組合T1×JB2、1151×03K04的人工合成種中丟失的來(lái)自A、C基因組的TT8片段比例相當(dāng)，而其它4個(gè)組合的合成種表現(xiàn)為丟失更多來(lái)自A基因組的TT8基因序列。組合1151×03K04的合成種幾乎保留了全部來(lái)自雙親的TT16基因片段，而其它5個(gè)組合的合成種丟失較多來(lái)
　　 4.自C基因組的TT16基因片段。TT18特異引物在1151× T2(S1-S6、S8)的合成種中擴(kuò)增出較多新增帶，而在1151×03K04、T1×JB

6、2組合中出現(xiàn)少量新增帶，在T1×DB、JB2×T3、03K04×DB組合中無(wú)新增片段出現(xiàn)。
　　 5.對(duì)TT6、 TT10、TT12、TT18這4個(gè)基因在6個(gè)組合各世代株系中的新增片段（113條）測(cè)序，TT18中有長(zhǎng)為200-300bp的片段在該基因內(nèi)含子處插入或丟失，比對(duì)發(fā)現(xiàn)該插入片段為DNA轉(zhuǎn)座子(TcMar-Stowaway)片段。TT6、TT10、TT12新增片段的序列與親本擴(kuò)增片段相比只在內(nèi)含子處有少量堿基的插入、丟失

7、，或在外顯子有個(gè)別堿基變化。
　　 6.以1151×T2組合親本及S8代3個(gè)黃、黑籽株系的10、20、30天種皮為材料，采用RT-PCR的方法研究類(lèi)黃酮合成途徑中7個(gè)關(guān)鍵基因(TT3、TT6、TT8、TT10、TT12、TT18、TT19)在合成種中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)在黑籽株系與甘藍(lán)T2中，TT6、TT8、TT18基因均表現(xiàn)為隨時(shí)間變化上調(diào)表達(dá)，而在黃籽株系與白菜型油菜1151中，TT6、TT8、TT12表現(xiàn)為隨時(shí)間變化表達(dá)量先增