菜心(Brassica campestris L.ssp.chinesis var.utilis Tsen et Lee)是起源于我国华南地区的一种重要经济蔬菜。在盛夏高温多雨的生长季节,菜心易遭遇到不同程度的高温胁迫,导致菜心提前大量死亡和产量失收。近年来,随着现代农业技术的发展,改良菜心品种适应高温生长环境成为了市场迫切的需要。目前菜心耐高温的研究主要集中在农艺性状和生理生化方面,鲜有菜心热胁迫分子机制的报道。据此,本研究收集大量的菜心种质材料,于不同季节栽种,筛选可行性的耐热指标,并把菜心种质材料按耐热性进行分类。基于不同耐热菜心材料的转录组测序数据,分析耐热候选基因在不同耐热菜心材料间的等位变异,筛选出可能导致耐热性差异的候选SNPs,为菜心的耐热性分类、耐热基因的挖掘和分子机理提供理论基础。研究主要结果如下:1.高温夏季,连续两年在宁夏栽种200个菜心种质材料,并对11个耐热相关的农艺性状进行测定,以广州常温秋冬季栽种的相同材料的农艺性状作为对照,筛选出相对值变异系数较大(CV≥15%)的9个农艺性状作为评价菜心耐热强弱的主要指标。利用模糊隶属函数值评价菜心的耐心性,11个指标和9个指标在200个菜心材料中的评价结果重合率较高;利用耐热综合评价值(D)评价菜心的耐热性,两种不同指标的重合率较低,9个主要指标能更好地反映菜心种质材料的耐热性。以9个主要指标和11个指标的模糊隶属函数值和耐热综合评价值(D)为聚类依据,200个菜心种质材料分为4类,其可能的耐热性分为强耐热型、较强耐热型、中等耐热型和热敏感型。2.将四种耐热性不同菜心的转录组序列与参考基因组进行序列比对,在8个转录组中共检索到317,852个SNP位点,平均每个基因座含7.75个SNP位点。SNP位点突变主要以转换类型为主,发生的区域在外显子上。SNPs在染色体数目最多的是A09,最少是A02,最密集是A06,最稀疏是A04。所有的含SNP基因通过GO功能注释和KEGG富集分析发现,这类基因参与大量的细胞代谢、生物合成过程、初生代谢过程以及其他胁迫反应,如刺激反应、氧化反应、催化反应和信号转导等。3.在48个耐热候选基因上获取了94个纯合的SNPs,其中氨基酸同义突变有46个,非同义突变的氨基酸有48个。候选基因的GO功能和KEGG通路中大部分分布在细胞组分中的细胞、细胞部分和细胞器;生物过程大类中的细胞过程、代谢过程和应激反应;分子功能大类中的蛋白结合和催化活性等二级项内。非同义突变的候选基因GO功能和KEGG通路分别涉及5个和4个,GO二级项是代谢过程、单一生物过程、免疫反应(immune system process)和催化反应;KEGG通路二级项是碳水化合物代谢、辅助因子和维生素代谢、氨基酸代谢和折叠、排序和降解。4.利用生物信息学与分子技术克隆并分析了两个耐热候选基因(IDD7和PP2C77),发现它们在四个不同耐热性菜心材料内均有多种类型的变异,推测可能与耐热性差异有关。并对代表性品种进行基础理化性质分析和进化关系分析,发现IDD7在种间和种外保守程度一般,PP2C77在种间和种外高度不保守。Motif结构和氨基酸同源性分析表明,PP2C77蛋白与拟南芥的ABI2同源,介导ABA(脱落酸)途径;菜心IDD7蛋白与拟南芥的At IDD1和At IDD2同源度高,推测是介导赤霉素转导信号中的开花途径,刺激菜心提前进行开花繁育一代,以此去应对胁迫环境。