大白菜-結(jié)球甘藍單體異附加系A(chǔ)C-4后代易位系篩選及結(jié)球相關(guān)基因表達分析

大白菜—結(jié)球甘藍單體異附加系A(chǔ)C_4后代易位系篩選及結(jié)球相關(guān)基因表達分析大白菜(BrassicarapaL.ssp.pekinensis,AA)屬于十字花科蕓薹屬蕓薹種,是我國最重要的蔬菜作物之一。結(jié)球甘藍(Brassicaoleraceavar.capitata,CC)與大白菜同屬十字花科蕓薹屬,二者在營養(yǎng)成分、結(jié)球特性、抗性等方面各具特色。蕓薹屬A、C染色體組間具有較高同源性,可通過染色體的附加、重組、易位獲得新種質(zhì),如A-C基因組異附加系和易位系。本研究以大白菜—結(jié)球甘藍單體異附加系A(chǔ)C4及其自交后代的小孢子植株(DH)為試材,對其添加的甘藍染色體片段進行了InDel分子標記和表型鑒定,獲得了537個添加甘藍片段的小孢子植株;選取其中3個易位系,分析其易位片段和表型性狀在自交后代中的遺傳穩(wěn)定性;根據(jù)易位系后代群體抱球方式的不同,開展了結(jié)球相關(guān)基因的表達分析,為大白菜遺傳改良提供了新種質(zhì),也為蕓薹屬易位系的研究提供了重要參考。主要研究結(jié)果如下:1.選取結(jié)球甘藍9個連鎖群上1299個InDel標記對AC4及其親本大白菜和結(jié)球甘藍進行擴增,獲得了結(jié)球甘藍相對于大白菜具有多態(tài)性的InDel標記1039個,多態(tài)率高達79.98%;AC4中擴增出外源甘藍片段的多態(tài)性InDel標記為184個,涉及甘藍5個連鎖群,主要為C05片段,部分為C02、C03、C04和C08片段。2.選取44個多態(tài)性標記對AC4的537個后代小孢子植株進行了鑒定,結(jié)果表明,各單株均攜有結(jié)球甘藍染色體片段,片段數(shù)量為1-13個;其中含有9個片段的植株最多,占總體的13.97%;7個片段的最少,占總體的1.30%,單片段植株為13個,占總體的2.42%。3.對AC4后代小孢子植株生殖生長時期的葉形、葉色、花蕾大小、花瓣形狀等16個性狀進行調(diào)查發(fā)現(xiàn),基生葉和花器官性狀均出現(xiàn)了不同程度的分離,后代群體中出現(xiàn)了部分與結(jié)球甘藍相似的性狀,其中葉面無茸毛性狀在群體中的比率最高,為44.64%;主成分分析結(jié)果表明,6個主成分累積貢獻率為63.23%,第一主成分貢獻率達到23.10%,葉片大小以及花器官性狀對表型變異貢獻最大。4.選取添加甘藍片段較小的3個小孢子植株B3-29、C4-13和qdh-52進行染色體計數(shù)分析,均為2n=20,鑒定為易位系。對3個易位系自交第1代群體進行InDel標記分析發(fā)現(xiàn),后代所有單株均含有與其親本小孢子植株一致的甘藍多態(tài)性標記,外源甘藍片段表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。5.在收獲期對B3-29、C4-13和qdh-52易位系自交第2代群體的12個表型性狀進行調(diào)查發(fā)現(xiàn),B3-29自交第2代群體中的葉球高度和中肋長度均高于雙親;qdh-52自交第2代群體的葉球顏色、球頂部形狀等6個性狀與結(jié)球甘藍親本相似;B3-29和qdh-52自交第2代群體均出現(xiàn)了結(jié)球方式的分離:疊抱、合抱、中間類型和不規(guī)則類型。營養(yǎng)指標測定表明,qdh-52自交第2代群體的干物質(zhì)、Vc、可溶性糖含量均高于雙親;C4-13自交第2代群體的礦質(zhì)元素含量豐富,Ca、Mg、K、Cu含量高于雙親;3個群體中均檢測到了與親本大白菜相同的8種硫苷。6.以B3-29和qdh-52自交第2代群體中疊抱、中間和合抱類型植株為試驗材料,選取與大白菜生長素和器官形成相關(guān)的8個候選基因,分析其在蓮座期、結(jié)球期和收獲期的qRT-PCR表達模式。結(jié)果表明,8個基因在2個群體的不同時期均有表達,在合抱材料中,GA20OX5、GA5在蓮座期表達量最高,隨著時間的推移,表達量逐漸下降;RCD1-2、CDR1、KAN2在結(jié)球期表達水平最高,表達量隨著時間的推移,呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在中間類型材料中,KAN2表達趨勢與其在合抱材料中相同,在結(jié)球期的表達量達到最高;NLM9-1、NLM9-2在3種類型材料蓮座期表達量均為最高,基因的表達水平?jīng)]有受到材料的限制。7.針對上述8個基因和試驗材料,在收獲期對由外向內(nèi)不同部位葉片進行表達分析。結(jié)果表明,8個基因在2個群體的不同部位均有表達,B3-29群體中,GA20OX5、RCD1-2、KAN2在葉片外層維持著較高的表達水平,隨著葉片層次的遞進,表達量呈現(xiàn)遞減的趨勢;NLM9-1和NLM9-2從葉球外層到內(nèi)層,表達量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。qdh-52群體中,NLM9-1、NLM9-2、KAN2在疊抱和中間類型材料的外層葉片表達量較低,隨著葉片由外向內(nèi)遞進,表