甘蓝型油菜开花基因BnFLC.A2的图位克隆和功能分析

发布时间：2022-12-08 01:14

　　甘蓝型油菜（Brassica napus L.）是全球最重要的油料作物之一,在我国广泛种植。适时开花不仅影响着甘蓝型油菜的产量和品质,也决定了其对生态区域的适应性。因此,开花期是甘蓝型油菜育种的重要目标性状之一。本课题组在前期研究中,从一个高世代群体中分离出在开花期上存在显著差异的NIL材料（L06和L04）,二者在冬油菜环境下,开花期差异约为42天;在春油菜环境下,开花期差异亦达到10天。为了解释这两份材料中开花期变异的遗传机制,并为今后的油菜生育期育种提供优异的基因资源,本研究利用该NIL材料及其衍生的分离群体,通过图位克隆的策略成功定位并最终分离出一个控制开花的QTL位点（qFlowering Time-A2）。在此基础上,结合候选基因预测及转基因互补分析证实了导致花期变异的目标基因及其调控花期的分子机制,而染色体片段的局部非同源重组亦是导致开花期变异的重要因素之一。其主要研究结果如下:1.开花期位点qFlowering Time-A2的初定位和候选基因预测。利用NIL材料L06和L04杂交构建的NIL-F2分离群体,将该群体中控制花期的QTL,qFlowering Time-A... 

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略语表
1 文献综述
    1.1 开花基因在作物育种中的重要性
        1.1.1 开花基因决定着作物种植范围
            1.1.1.1 开花基因决定着水稻的种植范围
            1.1.1.2 开花基因决定着麦类作物的种植范围
        1.1.2 开花基因对作物产量的影响
            1.1.2.1 开花基因Hd1、Ehd1和Ghd7影响水稻每穗粒数
            1.1.2.2 番茄开花基因SINGLE FLOWER TRUSS(SFT)调控杂种优势
            1.1.2.3 开花基因TFL1影响甘蓝型油菜产量
    1.2 模式植物拟南芥开花机理研究进展
        1.2.1 光周期途径
            1.2.1.1 CO基因—植物感知日照长短的媒介
            1.2.1.2 FT基因—植物成花素
        1.2.2 春化途径
            1.2.2.1 FLC和FRI—拟南芥中抑制开花因子
            1.2.2.2 低温调控FLC—非编码RNA的发现及其功能
        1.2.3 环境温度变化诱导开花途径
        1.2.4 赤霉素(GA)途径
        1.2.5 自主开花途径
        1.2.6 依赖年龄的开花途径
            1.2.6.1 miR 156—调控植物幼苗生长阶段的转变
            1.2.6.2 miR 172—调控植物由幼苗期向成熟期阶段的转变
    1.3 甘蓝型油菜开花研究进展
    1.4 甘蓝型油菜A/C基因组部分同源重组交换(HES)
    1.5 开花基因在作物育种中应用策略
        1.5.1 通过开花基因的选择来选育适应特定环境的品种
        1.5.2 通过抑制或促进开花来进行作物改良
        1.5.3 病毒诱导开花技术(Virus-induced flowering,VIF)在作物育种中的应用
2 本研究的目的和意义
3 材料和方法
    3.1 实验材料
    3.2 实验材料的种植及管理
    3.3 技术路线
    3.4 群体构建和花期考察
    3.5 DNA的提取及分子标记的开发
    3.6 qFlowering Time-A2位点局部连锁图的构建和遗传效应分析
    3.7 交换单株的筛选和确定
    3.8 候选基因的预测及比较测序
    3.9 BAC文库的筛选
    3.10 qFlowering Time-A2候选基因的互补验证
        3.10.1 转基因互补载体构建
        3.10.2 农杆菌介导的甘蓝型油菜遗传转化
        3.10.3 转基因植株的PCR检测和花期调查
        3.10.4 T_1代阳性转基因植株的qRT-PCR分析
    3.11 BnFLC.A2及Bnflc.a2启动子活性分析
        3.11.1 启动子表达载体构建
        3.11.2 拟南芥的种植及遗传转化
        3.11.3 拟南芥阳性植株筛选
        3.11.4 GUS活性分析
    3.12 BnFLC.A2亚细胞定位
    3.13 BnFLC.A2的表达分析
        3.13.1 材料的处理及取样
        3.13.2 RNA提取及cDNA合成
        3.13.3 BnFLC.A2及其下游基因BnFT和BnSOC1的qRT-PCR分析
    3.14 双亲L06/L04重测序分析
4 结果与分析
    4.1 开花期位点的初定位及精细定位
        4.1.1 冬油菜环境NIL-F2群体的性状考察
            4.1.1.1 2013 年冬油菜环境NIL-F2群体的性状考察
            4.1.1.2 2014 年冬油菜环境NIL-F2群体的性状考察
        4.1.2 春油菜环境NIL-F2群体的性状考察
        4.1.3 开花期位点的初步定位
        4.1.4 qFlowering Time-A2位点标记开发
        4.1.5 冬油菜环境NIL-F2群体中qFlowering Time-A2的遗传效应分析
        4.1.6 春油菜环境NIL-F2群体中qFlowering Time-A2的遗传效应分析
        4.1.7 qFlowering Time-A2位点的精细定位
            4.1.7.1 2013 年qFlowering Time-A2位点的初步精细定位
            4.1.7.2 2014 大群体进行qFlowering Time-A2位点的精细定位
    4.2 qFlowering Time-A2位点的克隆
        4.2.1 候选基因的比较测序
        4.2.2 候选基因的转基因功能验证
            4.2.2.1 候选基因转基因载体构建
                4.2.2.1.1 晚花亲本L04中扩增BnFLC.A2并构建转基因载体
                4.2.2.1.2 BAC文库中扩增BnFLC.A2并构建转基因载体
            4.2.2.2 候选基因转基因功能互补验证
    4.3 BnFLC.A2和Bnflc.a2的启动子分析
    4.4 BnFLC.A2的亚细胞定位
    4.5 BnFLC.A2及其下游基因BnFT和BnSOC1的表达分析
        4.5.1 冬油菜环境下BnFLC.A2及其下游基因BnFT和BnSOC1的表达分析
        4.5.2 春油菜环境下BnFLC.A2及其下游基因BnFT和BnSOC1的表达分析
        4.5.3 人工温室环境下BnFLC.A2及其下游基因BnFT和BnSOC1的表达分析
    4.6 HE(homeo logous exchanges)的发现
    4.7 甘蓝型油菜自然群体中Bnflc.a2、BnFLC.A2和BnFLC.C2基因分布及效应分析
5 讨论
    5.1 开花期春化途径的保守性及花期调控
    5.2 芸薹属作物中FLC同源基因的多倍化
    5.3 长片段插入拷贝Bnflc.a2的可能的形成原因
    5.4 甘蓝型油菜中HES的发生及其意义
    5.5 双亲L04和L06的背景分析
    5.6 不同开花基因组合在甘蓝型油菜早熟育种中应用探讨
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]MapDraw,在Excel中绘制遗传连锁图的宏[J]. 刘仁虎,孟金陵.  遗传. 2003(03)
[2]甘蓝型早熟油菜的花期选择[J]. 高永同.  湖北农业科学. 1979(11)

博士论文
[1]油菜细胞核雄性不育系9012A不育基因BnRfb的克隆与功能分析[D]. 邓宗汉.华中农业大学 2016
[2]甘蓝型油菜开花调控基因BnFLC.A10和BnFTs的功能分析[D]. 代书桃.华中农业大学 2015
[3]甘蓝型油菜遗传结构分析和选择驯化研究[D]. 魏大勇.西南大学 2015
[4]甘蓝型油菜开花QTL-qFT10-4-的图位克隆及候选基因BnFLC.A10的表达调控研究[D]. 侯锦娜.华中农业大学 2013
[5]油菜细胞核雄性不育基因Bnms3的克隆及功能标记开发[D]. 李季.华中农业大学 2012
[6]油菜细胞核雄性不育的细胞学研究以及育性相关基因的克隆与功能分析[D]. 万丽丽.华中农业大学 2010
[7]甘蓝型油菜中控制开花的主效QTL簇的解析和“成花素”基因家族的克隆及分析[D]. 王晶.华中农业大学 2009
[8]甘蓝型油菜隐性细胞核雄性不育基因ms3的精细定位[D]. 何俊平.华中农业大学 2008
[9]甘蓝型油菜基因组中开花期QTL的检测和分析[D]. 龙艳.华中农业大学 2008



本文编号：3713244