芥菜型油菜黃籽形成的分子機理研究.pdf

1、油菜是世界上最主要的油料作物之一，目前各國都在大力發(fā)展優(yōu)質油菜，主要表現(xiàn)在降低種子中的芥酸、硫苷、亞麻酸及纖維素含量，提高油酸和蛋白質含量。在相同的遺傳背景下，黃籽油菜的種子含油量普遍高于黑籽；且黃籽油菜具有種皮薄、色素少、纖維素含量低、油清澈透明、蛋白質含量高等優(yōu)點。目前在生產(chǎn)上種植的油菜普遍是甘藍型黑籽油菜，而不是甘藍型黃籽油菜。培育甘藍型黃籽油菜將有廣闊的前景，但在廣泛栽培甘藍型油菜中沒有天然的黃籽種質，通過遠緣雜交或誘變等育成的

2、甘藍型黃籽油菜的黃籽性狀遺傳不穩(wěn)定且種子是雜黃色。油菜黃籽形成的機理還未研究清楚，因此培育優(yōu)良的黃籽油菜成為了油菜育種的一個難題。 芥菜型油菜種皮顏色為質量性狀，與黑種皮性狀相比，黃色種皮為隱性，多數(shù)研究結果認為芥菜型油菜種皮顏色是由1-2個基因控制。本試驗研究了芥菜型油菜種皮顏色的遺傳，找到了種皮顏色基因緊密連鎖的標記；分析了芥菜型油菜油菜種皮的化學成分；克隆了芥菜型油菜類黃酮生物合成途徑中的相關基因，并用RT-PCR方法對這

3、些基因在種子和種皮中的表達進行了分析，研究結果如下： 無論是黃籽油菜還是黑籽油菜種子的胚都是黃色的，黃籽的種皮是透明的，黑籽的種皮為黑色，黃籽顏色是其胚顏色的體現(xiàn)。 種皮顏色由2對獨立的基因控制，只要一個位點為顯性，種皮就為黑色。以四川黃籽為輪回親本，紫葉芥為供體親本培育的BC<,5>F<,2>分離群體為種皮顏色基因的定位群體，找到了2個與棕色種皮基因連鎖的SCAR標記SZ1-<,331>和SCAR57-<<383>。連

4、鎖分析表明，標記SZ1-<,331>和SCAR57-<,383>標記與種皮顏色基因位點的交換率都為2.35％，遺傳距離都為2.5 cM，二者位于基因的同一側，與已發(fā)表的標記RA2-A11位于同一連鎖群。 測定了種皮中多酚，花色素，纖維素、黑色素和木質素的含量；紫葉芥種皮與四川黃籽種皮的花色素、黑色素和木質素含量之比依次為3.26、3.73、3.02；紫葉芥種皮與四川黃籽種皮中的多酚和纖維素含量之比為分別為1.16、0.99?；?/p>

5、加入位移試劑后特征吸收譜帶Ⅰ與Ⅱ的位移方向與大小，推測了黑籽種皮多酚可能含有A環(huán)有鄰二酚羥基，這種多酚分子結構差異可能是芥菜型油菜種皮色澤差異的主要原因。利用香草醛染色的方法發(fā)現(xiàn)了在發(fā)育中的黑籽芥菜型油菜種皮中含有黃烷3，4-二羥基醇和黃烷4-羥基醇，而黃籽種皮中沒有這些物質。利用能與原花色素特異結合產(chǎn)生藍色物質的染料對二甲氨基肉桂醛(DMACA)對成熟的芥菜型油菜種皮進行染色，發(fā)現(xiàn)黑籽種皮被染上藍色，而黃籽種皮不能染色，表明在黃籽種皮

6、中不含原花色素，因此認為原花色素是導致芥菜型油菜黃黑籽種皮顏色差異的主要物質。采用同源克隆的方法，參照擬南芥等植物控制類黃酮合成的基因序列設計引物，克隆了芥菜型油菜類黃酮合成相關基因拷貝。對克隆的拷貝進行測序和BLAST分析，克隆的26基因拷貝屬于21個已知功能的基因，其中CHS和PAP有3個拷貝，CHI有2個拷貝，其他基因只獲得一個拷貝。在GenBank上，除GST外，其他基因序列在芥菜型油菜未見報道，其中F3H、LAC、TT12、T

7、T1、TT8、TT16、TTG1、TTG2、AHA10、BAN、PAP和FLS的序列，在蕓薹屬植物中未見報道。 以克隆的芥菜型油菜類黃酮合成基因序列為基礎，利用RT-PCR方法，對這些基因在四川黃籽、紫葉芥及其黑籽近等基因系NILA和NILB種子和種皮中的轉錄進行了分析?；騊AP和AHA10在種子和種皮中均沒有檢測到表達；結構基因PAL、C4H、CHS、CHI、F3H、F3’H、LAC、TT12、GST、FLS和調節(jié)基因TT1