十字花科主要作物同源四倍體創(chuàng)制及轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、蘿卜和不結(jié)球白菜均是我國南方最大的蔬菜作物，在蔬菜周年供應(yīng)中起舉足輕重的作用。本文以二倍體紅皮蘿卜（Raphanus sativus L.）‘小頂紅’和二、四倍體不結(jié)球白菜(Brassica rapa ssp.Chinensis Makino)‘矮腳黃’為材料，通過不同濃度秋水仙素進(jìn)行誘導(dǎo)、鑒定、選育獲得同源四倍體紅皮蘿卜新種質(zhì)。建立了蘿卜苗期葉片響應(yīng)性狀四倍體篩選方法，提高四倍體加倍率。開展二、四倍體不結(jié)球白菜‘矮腳黃’轉(zhuǎn)錄組測序分析

2、，并比較二、四倍體植株光合途徑相關(guān)基因，從分子水平闡述四倍體植株光合能力高于二倍體的原因。為今后進(jìn)行同源四倍體不結(jié)球白菜的研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其研究結(jié)果如下。
　　1、用1.5 g·L-1、2.0g·L-1和2.5 g·L-1濃度秋水仙素點(diǎn)滴二倍體蘿卜‘小頂紅’子葉期生長點(diǎn)，各處理4次和6次，拉十字期時(shí)對(duì)葉片響應(yīng)進(jìn)行形態(tài)分類，形態(tài)解剖學(xué)和細(xì)胞學(xué)鑒定，二、四倍體農(nóng)藝性狀、肉質(zhì)根營養(yǎng)成分及種子發(fā)芽相關(guān)物質(zhì)測定。結(jié)果表明:2.0g·L-

3、1處理4次獲得的四倍體植株加倍率最高，為5.64％。幼苗真葉響應(yīng)形態(tài)分為正常葉、簇狀葉、棒狀葉和勺狀葉，其中，簇狀葉比例最高，與四倍體最為相關(guān)。與二倍體相比，四倍體的氣孔、花粉粒、花器官、葉片和肉質(zhì)根等表現(xiàn)出明顯的“巨大性”，但氣孔密度、單果種子數(shù)量顯著減少。四倍體蘿卜肉質(zhì)根的可溶性糖、可溶性蛋白和維生素C含量分別比二倍體增加23.50％，12.24％和27.36％。四倍體種子的可溶性糖、可溶性蛋白、脫氫酶活性均較對(duì)應(yīng)二倍體高。經(jīng)兩代選

4、育，四倍體純度達(dá)95％，比二倍體增產(chǎn)20.21％，獲得優(yōu)質(zhì)同源四倍體蘿卜新種質(zhì)。早期選擇“簇狀葉”可提高加倍率，經(jīng)繼代選育后，獲得優(yōu)質(zhì)同源四倍體蘿卜新種質(zhì)，為市場提供更優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)四倍體蘿卜。
　　2、運(yùn)用Illumina HiSeqTM2000測序平臺(tái)對(duì)二倍體不結(jié)球白菜(Brassica rapa ssp.Chinensis Makino)‘矮腳黃’及由之創(chuàng)制的同源四倍體為材料進(jìn)行測序，比較二、四倍體不結(jié)球白菜成熟期基因表達(dá)情況。共

5、獲得70，576個(gè)Unigene，平均長度1，108 nt，N50達(dá)到1626 nt。共有66，883個(gè)Unigene獲得注釋，其中，注釋到COG、GO和KEGG庫分別為24，919個(gè)，56，033個(gè)和37，647個(gè)。對(duì)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)差異表達(dá)進(jìn)行分析，篩選得到1，769個(gè)差異表達(dá)基因，其中，772個(gè)基因上調(diào)，997個(gè)基因下調(diào)。KEGG pathway富集分析表明二、四倍體代謝水平差異是由基因?qū)哟螞Q定的。通過對(duì)二、四倍體不結(jié)球白菜轉(zhuǎn)錄組分析，

6、為二、四倍體的深入研究提供了豐富的資源，并為多倍體基因組進(jìn)化提供數(shù)據(jù)。
　　3、以二倍體不結(jié)球白菜‘矮腳黃’為對(duì)照，比較四倍體與二倍體植株光合能力差別，通過轉(zhuǎn)錄組分析，從分子水平解釋四倍體光合能力增強(qiáng)的原因。結(jié)果表明，同源四倍體植株葉綠素含量、凈光合速率和可溶性糖分別比二倍體高18.67％、19.16％和29.18％。轉(zhuǎn)錄組測序共獲得1769個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs; Differentially expressedgene)，K