十字花科主要作物同源四倍體創(chuàng)制及轉錄組分析.pdf

1、蘿卜和不結球白菜均是我國南方最大的蔬菜作物，在蔬菜周年供應中起舉足輕重的作用。本文以二倍體紅皮蘿卜（Raphanus sativus L.）‘小頂紅’和二、四倍體不結球白菜(Brassica rapa ssp.Chinensis Makino)‘矮腳黃’為材料，通過不同濃度秋水仙素進行誘導、鑒定、選育獲得同源四倍體紅皮蘿卜新種質。建立了蘿卜苗期葉片響應性狀四倍體篩選方法，提高四倍體加倍率。開展二、四倍體不結球白菜‘矮腳黃’轉錄組測序分析

2、，并比較二、四倍體植株光合途徑相關基因，從分子水平闡述四倍體植株光合能力高于二倍體的原因。為今后進行同源四倍體不結球白菜的研究提供了數(shù)據(jù)基礎。其研究結果如下。
　　1、用1.5 g·L-1、2.0g·L-1和2.5 g·L-1濃度秋水仙素點滴二倍體蘿卜‘小頂紅’子葉期生長點，各處理4次和6次，拉十字期時對葉片響應進行形態(tài)分類，形態(tài)解剖學和細胞學鑒定，二、四倍體農(nóng)藝性狀、肉質根營養(yǎng)成分及種子發(fā)芽相關物質測定。結果表明:2.0g·L-

3、1處理4次獲得的四倍體植株加倍率最高，為5.64％。幼苗真葉響應形態(tài)分為正常葉、簇狀葉、棒狀葉和勺狀葉，其中，簇狀葉比例最高，與四倍體最為相關。與二倍體相比，四倍體的氣孔、花粉粒、花器官、葉片和肉質根等表現(xiàn)出明顯的“巨大性”，但氣孔密度、單果種子數(shù)量顯著減少。四倍體蘿卜肉質根的可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C含量分別比二倍體增加23.50％，12.24％和27.36％。四倍體種子的可溶性糖、可溶性蛋白、脫氫酶活性均較對應二倍體高。經(jīng)兩代選

4、育，四倍體純度達95％，比二倍體增產(chǎn)20.21％，獲得優(yōu)質同源四倍體蘿卜新種質。早期選擇“簇狀葉”可提高加倍率，經(jīng)繼代選育后，獲得優(yōu)質同源四倍體蘿卜新種質，為市場提供更優(yōu)質高產(chǎn)四倍體蘿卜。
　　2、運用Illumina HiSeqTM2000測序平臺對二倍體不結球白菜(Brassica rapa ssp.Chinensis Makino)‘矮腳黃’及由之創(chuàng)制的同源四倍體為材料進行測序，比較二、四倍體不結球白菜成熟期基因表達情況。共

5、獲得70，576個Unigene，平均長度1，108 nt，N50達到1626 nt。共有66，883個Unigene獲得注釋，其中，注釋到COG、GO和KEGG庫分別為24，919個，56，033個和37，647個。對轉錄組數(shù)據(jù)差異表達進行分析，篩選得到1，769個差異表達基因，其中，772個基因上調，997個基因下調。KEGG pathway富集分析表明二、四倍體代謝水平差異是由基因層次決定的。通過對二、四倍體不結球白菜轉錄組分析，

6、為二、四倍體的深入研究提供了豐富的資源，并為多倍體基因組進化提供數(shù)據(jù)。
　　3、以二倍體不結球白菜‘矮腳黃’為對照，比較四倍體與二倍體植株光合能力差別，通過轉錄組分析，從分子水平解釋四倍體光合能力增強的原因。結果表明，同源四倍體植株葉綠素含量、凈光合速率和可溶性糖分別比二倍體高18.67％、19.16％和29.18％。轉錄組測序共獲得1769個差異表達基因(DEGs; Differentially expressedgene)，K