不同遺傳來源黃黑籽甘藍型油菜中類黃酮途徑關鍵基因表達特征與eQTL分析.pdf

1、油菜種皮中富含的多酚類物質與脂溶性色素會嚴重影響菜籽品質和餅粕飼用價值，而黃籽油菜具有皮薄、蛋白質和含油量高、色素及多酚類物質含量低等優(yōu)點，因此，甘藍型油菜黃籽品種的選育是油菜育種的一個重要主攻方向。目前，重慶市油菜工程技術研究中心已從甘藍型油菜中克隆了20多個與油菜色素合成相關的調控基因和關鍵酶基因家族，同時，在A09染色體上確定了一個影響種皮色澤的主效QTL(BnSCA09)，但要明確種皮色澤的候選基因，揭示其下游調控網絡與黃籽形成

2、的分子機制，還有許多問題有待于進一步的研究。
　　本研究以三對不同遺傳來源的黃黑籽甘藍型油菜不同發(fā)育時期各組織器官為材料，采用qRT-PCR方法檢測19個參與類黃酮途徑關鍵基因的表達特征，確定各基因在不同遺傳背景下組織器官的表達特異性。同時，以高世代重組自交系群體（已構建高密度遺傳連鎖圖譜）花后30天種子總RNA為對象，采用qRT-PCR方法對各基因表達量進行了分析，然后以基因在群體株系中的表達量為考察性狀，用QTL分析軟件Win

3、dows QTLCartographer2.5及復合區(qū)間作圖(composite interval mapping，CIM)法對基因的表達量進行eQTL分析，分析各基因在染色體上的位置及存在的eQTL熱點區(qū)域。其主要結論如下:
　　1.不同遺傳來源黃黑籽甘藍型油菜中類黃酮途徑關鍵基因表達特征分析
　　本研究以三對不同遺傳來源的黃黑籽甘藍型油菜的根、莖、葉、蕾、花、莢果皮和種子（花后10，20，30，40和50天）等12個不同

4、組織器官為材料，采用qRT-PCR方法對19個參與類黃酮合成途徑的關鍵基因進行了器官組織的特異性檢測和表達模式分析。結果表明:在組織器官特異性方面，13個基因表現為組織器官的特異性表達，其中BnTT3、 BnTT18、BnBAN、 BnTT12、BnTT19、BnTT10、BnAHA10、BnTT、BnTT8、BnTT16、BnTTG2和BnTT1主要在不同發(fā)育時期的種子中表達;BnPAP1在花中特異性表達;另外6個在各組織器官中均表達

5、(BnTT4，BnTT5，BnTT6、BnTT7、 BnTTG1和BnTT15)。在表達模式方面，14個基因在不同發(fā)育時期種子中的表達模式相似，不同材料間僅存在表達量上的差異，而基因BnTT5、BnTT7、BnTT10、BnTTG1和BnPAP1表達模式存在不同程度的變異，在量上也存在一定差異，表明不同遺傳來源黃黑籽甘藍型油菜種子中類黃酮物質的合成途徑相同，只是合成速率存在一定的差異。上述結果表明參與類黃酮途徑基因的表達模式可能不受材料

6、遺傳背景的影響或影響較小，且從基因表達模式中可以看出種子發(fā)育的中后期是甘藍型油菜黃黑籽種皮差異形成的關鍵時期。因此，與擬南芥不同，引起甘藍型油菜種皮差異的代謝機理較為復雜，單靠通過抑制某一個基因很難實現油菜黃籽性狀的改良。
　　2.類黃酮合成途徑關鍵基因eQTL分析
　　以甘藍型油菜高世代重組自交系群體（黃籽親本GH06和黑籽親本中油821雜交，后代通過“單粒傳法”連續(xù)自交9代）為材料，采用qRT-PCR方法對19個參與類黃

7、酮途徑基因在該群體94個株系的種子（花后30天，色素合成高峰期）進行了表達量分析，結合本課題組構建的高密度遺傳圖譜和復合區(qū)間作圖法(CIM)進行了eQTL分析。結果共檢測到75個與類黃酮途徑基因相關的eQTL位點，分布在15個不同連鎖群上，每個基因可檢測到3-5個eQTL位點，單個eQTL可解釋4.11％-53.11％表型變異。其中，包括4個eQTL熱點區(qū)域，共包含13個基因的30個eQTL位點，分別位于A03、A09和C08連鎖群上，

8、說明這些eQTL熱點區(qū)域周圍存在共同的上游調控基因。另外，在A09連鎖群上的2個eQTL熱點區(qū)域分別位于甘藍型油菜黃籽主效QTL（BnSCA09）的上游和下游，在C08連鎖群上的eQTL熱點區(qū)域與檢測到的種皮色澤與色素QTL存在一定的關聯性，說明類黃酮途徑相關基因在一定程度上影響了甘藍型油菜種皮色澤的變化，或受上游關鍵基因的共同調控。同時，每個基因檢測出的eQTL位點分別位于不同連鎖群上，可能與甘藍型油菜是異源四倍體，每個基因會同時存在