【摘 要】
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白菜类（Brassica rapa L）作物在世界范围内广泛种植,主要作为蔬菜食品,如白菜和青梗菜等,也有一小部分用于饲料和油料种子。抽薹开花是最为重要的农艺性状之一,影响作物的商品品质和产量,决定其生长季节和栽培区域,同时抽薹开花又是容易受到环境条件影响的复杂农艺性状,因此探究白菜类蔬菜的抽薹开花的分子机制具有重要的理论研究价值和实践应用价值。本研究利用前期创制的晚抽薹染色体片段代换系CSSL1
【基金项目】
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国家自然科学基金（Grant No.32072569）； 辽宁省自然科学基金的（Grant No.LSNJC202006）；
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白菜类（Brassica rapa L）作物在世界范围内广泛种植,主要作为蔬菜食品,如白菜和青梗菜等,也有一小部分用于饲料和油料种子。抽薹开花是最为重要的农艺性状之一,影响作物的商品品质和产量,决定其生长季节和栽培区域,同时抽薹开花又是容易受到环境条件影响的复杂农艺性状,因此探究白菜类蔬菜的抽薹开花的分子机制具有重要的理论研究价值和实践应用价值。本研究利用前期创制的晚抽薹染色体片段代换系CSSL16与其轮回亲本Rc Br为试材,构建NIL-F2分离群体,BSR-seq结合传统QTL分析确定验证定位区间,进行候选基因进行预测以及功能验证,主要研究结果如下:1.白菜晚抽薹性状的QTL鉴定以晚抽薹染色体片段代换系CSSL16与轮回亲本Rc Br为双亲及其构建NIL-F2分离群体为试材。双亲在四种不同的环境条件下进行表型的鉴定,发现双亲在不同的环境条件下,抽薹相关性状DE5、DE10、FT以及BI均呈现极显著差异。对双亲进行全基因组重测序鉴定差异片段,发现双亲的差异主要存在A02染色体上部和A07染色体的中部约2.04Mb,约占全基因组的0.6%。基于NIL-F2分离群体,利用BSR-seq测序结合传统QTL分析方法,在A07染色体中部鉴定到一个抽薹开花相关主效QTL,将此QTL命名为qFT7.1。2.白菜晚抽薹qFT7.1的精细定位与候选基因分析利用所产生的F2群体在此区间开发分子标记并进行重组体的筛选,将筛选到的重组体自交后代进行种植,通过基因型和抽薹相关表型进行分析,选取纯合重组自交后代与轮回亲本进行对比,最终将QTL定位到A07染色体56.4Kb的区间内。筛选到候选基因Bra A07g018240.3C并进行分析,其与拟南芥基因AT2g27550同源,为ATC基因,进化树分析表明此基因属于PEBP家族基因,为开花抑制基因。序列分析表明此基因在启动子序列发生了很多突变,表达量的分析表明在下胚轴部分呈现出极显著差异表达水平。发现与ATC基因相关的AP1和LFY基因的表达量在双亲中均呈现极显著差异,且与Bra A07g018240.3C的表达呈负相关。3.候选基因Bra A07g018240.3C的功能验证与表达分析采用瞬时表达的方法对候选基因进行功能验证,利用VIGS沉默候选基因发现,ATC基因沉默之后表达量下降,植株呈现出早抽薹表型,从而确定ATC基因的功能,亚细胞定位表明基因主要表达在细胞核与细胞质中。以早抽薹材料Rc Br与晚抽薹材料CSSL16为试材,根据候选基因的表达水平取下胚轴部分与茎尖分生组织部分进行转录组测序,通过质量检测鉴定转录组数据可靠准确,进一步筛选差异表达基因,在下胚轴中共获得4个与开花相关的差异表达基因,在茎尖分生组织中筛选到38个与开花相关的差异表达基因,其中包括一些重要的开花通路中的核心因子AP1、LFY和SPL等。通过对所有表达基因的GO和KEGG富集通路分析,鉴定到一些开花相关的差异表达基因所富集到的通路,如植物的生长调节通路、氧化还原通路和植物信号转导通路等。Rc Br与CSSL16的SNP/In Del的集中的变异位点在A02与A07染色体上,与重测序检测结果一致,从而证明了定位区间的准确性。这些研究结果有助于深入了解白菜类作物开花形成机理,为白菜类作物的改良研究提供遗传资源。
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