人工合成甘藍型油菜類黃酮合成途徑基因序列和表達變化研究.pdf

1、多倍化在植物進化和物種形成過程中起著舉足輕重的作用，對多倍體的基因組進化和基因表達的研究已成為近年來植物界的研究熱點之一。人工合成的蕓薹屬異源多倍體由于親本來源明確，已經(jīng)成為研究多倍體進化過程中遺傳和表觀遺傳變化的模式植物之一。甘藍型油菜黃籽育種是油菜高含油量育種的一個重點工作，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個黃/黑籽甘藍型油菜人工合成種(AACC，2n=38

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

3、黃酮生物合成途徑中的15個關(guān)鍵基因的保守序列設(shè)計了47對特異引物，在各人工合成種的不同世代進行序列特異性擴增，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自A基因組的特異基因片段。以甘藍為母本的T1×DB組合，后代同樣丟失了更多來自A基因組的片段，03K04×DB丟失A、C基因組片段比例相當， T1×JB2卻丟失更多來自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格保留了來自于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自A、C基因組的TT8片段比例相當，而其它4個組合的合成種表現(xiàn)為丟失更多來自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自雙親的TT16基因片段，而其它5個組合的合成種丟失較多來
　　 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組合中無新增片段出現(xiàn)。
　　 5.對TT6、 TT10、TT12、TT18這4個基因在6個組合各世代株系中的新增片段（113條）測序，TT18中有長為200-300bp的片段在該基因內(nèi)含子處插入或丟失，比對發(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、，或在外顯子有個別堿基變化。
　　 6.以1151×T2組合親本及S8代3個黃、黑籽株系的10、20、30天種皮為材料，采用RT-PCR的方法研究類黃酮合成途徑中7個關(guān)鍵基因(TT3、TT6、TT8、TT10、TT12、TT18、TT19)在合成種中的表達情況，發(fā)現(xiàn)在黑籽株系與甘藍T2中，TT6、TT8、TT18基因均表現(xiàn)為隨時間變化上調(diào)表達，而在黃籽株系與白菜型油菜1151中，TT6、TT8、TT12表現(xiàn)為隨時間變化表達量先增