不同遺傳來源黃黑籽甘藍(lán)型油菜中類黃酮途徑關(guān)鍵基因表達(dá)特征與eQTL分析.pdf

1、油菜種皮中富含的多酚類物質(zhì)與脂溶性色素會嚴(yán)重影響菜籽品質(zhì)和餅粕飼用價(jià)值，而黃籽油菜具有皮薄、蛋白質(zhì)和含油量高、色素及多酚類物質(zhì)含量低等優(yōu)點(diǎn)，因此，甘藍(lán)型油菜黃籽品種的選育是油菜育種的一個(gè)重要主攻方向。目前，重慶市油菜工程技術(shù)研究中心已從甘藍(lán)型油菜中克隆了20多個(gè)與油菜色素合成相關(guān)的調(diào)控基因和關(guān)鍵酶基因家族，同時(shí)，在A09染色體上確定了一個(gè)影響種皮色澤的主效QTL(BnSCA09)，但要明確種皮色澤的候選基因，揭示其下游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與黃籽形成

2、的分子機(jī)制，還有許多問題有待于進(jìn)一步的研究。
　　本研究以三對不同遺傳來源的黃黑籽甘藍(lán)型油菜不同發(fā)育時(shí)期各組織器官為材料，采用qRT-PCR方法檢測19個(gè)參與類黃酮途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)特征，確定各基因在不同遺傳背景下組織器官的表達(dá)特異性。同時(shí)，以高世代重組自交系群體（已構(gòu)建高密度遺傳連鎖圖譜）花后30天種子總RNA為對象，采用qRT-PCR方法對各基因表達(dá)量進(jìn)行了分析，然后以基因在群體株系中的表達(dá)量為考察性狀，用QTL分析軟件Win

3、dows QTLCartographer2.5及復(fù)合區(qū)間作圖(composite interval mapping，CIM)法對基因的表達(dá)量進(jìn)行eQTL分析，分析各基因在染色體上的位置及存在的eQTL熱點(diǎn)區(qū)域。其主要結(jié)論如下:
　　1.不同遺傳來源黃黑籽甘藍(lán)型油菜中類黃酮途徑關(guān)鍵基因表達(dá)特征分析
　　本研究以三對不同遺傳來源的黃黑籽甘藍(lán)型油菜的根、莖、葉、蕾、花、莢果皮和種子（花后10，20，30，40和50天）等12個(gè)不同

4、組織器官為材料，采用qRT-PCR方法對19個(gè)參與類黃酮合成途徑的關(guān)鍵基因進(jìn)行了器官組織的特異性檢測和表達(dá)模式分析。結(jié)果表明:在組織器官特異性方面，13個(gè)基因表現(xiàn)為組織器官的特異性表達(dá)，其中BnTT3、 BnTT18、BnBAN、 BnTT12、BnTT19、BnTT10、BnAHA10、BnTT、BnTT8、BnTT16、BnTTG2和BnTT1主要在不同發(fā)育時(shí)期的種子中表達(dá);BnPAP1在花中特異性表達(dá);另外6個(gè)在各組織器官中均表達(dá)

5、(BnTT4，BnTT5，BnTT6、BnTT7、 BnTTG1和BnTT15)。在表達(dá)模式方面，14個(gè)基因在不同發(fā)育時(shí)期種子中的表達(dá)模式相似，不同材料間僅存在表達(dá)量上的差異，而基因BnTT5、BnTT7、BnTT10、BnTTG1和BnPAP1表達(dá)模式存在不同程度的變異，在量上也存在一定差異，表明不同遺傳來源黃黑籽甘藍(lán)型油菜種子中類黃酮物質(zhì)的合成途徑相同，只是合成速率存在一定的差異。上述結(jié)果表明參與類黃酮途徑基因的表達(dá)模式可能不受材料

6、遺傳背景的影響或影響較小，且從基因表達(dá)模式中可以看出種子發(fā)育的中后期是甘藍(lán)型油菜黃黑籽種皮差異形成的關(guān)鍵時(shí)期。因此，與擬南芥不同，引起甘藍(lán)型油菜種皮差異的代謝機(jī)理較為復(fù)雜，單靠通過抑制某一個(gè)基因很難實(shí)現(xiàn)油菜黃籽性狀的改良。
　　2.類黃酮合成途徑關(guān)鍵基因eQTL分析
　　以甘藍(lán)型油菜高世代重組自交系群體（黃籽親本GH06和黑籽親本中油821雜交，后代通過“單粒傳法”連續(xù)自交9代）為材料，采用qRT-PCR方法對19個(gè)參與類黃

7、酮途徑基因在該群體94個(gè)株系的種子（花后30天，色素合成高峰期）進(jìn)行了表達(dá)量分析，結(jié)合本課題組構(gòu)建的高密度遺傳圖譜和復(fù)合區(qū)間作圖法(CIM)進(jìn)行了eQTL分析。結(jié)果共檢測到75個(gè)與類黃酮途徑基因相關(guān)的eQTL位點(diǎn)，分布在15個(gè)不同連鎖群上，每個(gè)基因可檢測到3-5個(gè)eQTL位點(diǎn)，單個(gè)eQTL可解釋4.11％-53.11％表型變異。其中，包括4個(gè)eQTL熱點(diǎn)區(qū)域，共包含13個(gè)基因的30個(gè)eQTL位點(diǎn)，分別位于A03、A09和C08連鎖群上，

8、說明這些eQTL熱點(diǎn)區(qū)域周圍存在共同的上游調(diào)控基因。另外，在A09連鎖群上的2個(gè)eQTL熱點(diǎn)區(qū)域分別位于甘藍(lán)型油菜黃籽主效QTL（BnSCA09）的上游和下游，在C08連鎖群上的eQTL熱點(diǎn)區(qū)域與檢測到的種皮色澤與色素QTL存在一定的關(guān)聯(lián)性，說明類黃酮途徑相關(guān)基因在一定程度上影響了甘藍(lán)型油菜種皮色澤的變化，或受上游關(guān)鍵基因的共同調(diào)控。同時(shí)，每個(gè)基因檢測出的eQTL位點(diǎn)分別位于不同連鎖群上，可能與甘藍(lán)型油菜是異源四倍體，每個(gè)基因會同時(shí)存在