中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (4): 650-662.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.04.003
关志林1,2(), 靳丰蔚1, 刘婷婷1, 王毅1, 谭莹莹2, 杨春慧2, 李蕊彤2, 王博3, 刘克德2, 董云1(
)
收稿日期:
2023-07-14
接受日期:
2023-08-30
出版日期:
2024-02-16
发布日期:
2024-02-20
通信作者:
联系方式:
关志林,E-mail:zhilinggg@163.com。
基金资助:
GUAN ZhiLin1,2(), JIN FengWei1, LIU TingTing1, WANG Yi1, TAN YingYing2, YANG ChunHui2, LI RuiTong2, WANG Bo3, LIU KeDe2, DONG Yun1(
)
Received:
2023-07-14
Accepted:
2023-08-30
Published:
2024-02-16
Online:
2024-02-20
摘要:
【目的】表皮蜡质是覆盖植物叶片和茎秆等部位的疏水层,在植物抵御逆境方面发挥着重要作用,同时会影响光合作用和生长发育;甘蓝型油菜作为世界上主要的油料作物之一,研究表皮蜡质突变体的遗传机制,为实现油菜高产稳产提供参考。【方法】对油菜光叶突变体M8和普通蜡质叶中双11(ZS11)和C20的叶片表征进行记载,使用便携式植物光合作用测量系统测定叶片光合速率;利用M8和ZS11、C20分别杂交获得2个F1、自交构建2个F2分离群体,用于分析油菜光叶性状的遗传规律;选取M8和ZS11杂交的F2群体中光叶和蜡质叶表型单株分别进行混池,通过集团分离分析法结合靶向测序技术进行基因克隆,结合比较基因组和转录组数据进行候选基因预测,并通过RT-PCR验证候选基因。【结果】甘蓝型油菜光叶表型叶片气孔导度更大、光合效率更高;遗传分析表明M8光叶性状受1对基因控制,光叶相对蜡质叶为隐性。图位克隆将光叶控制基因定位至A08染色体0.134-0.699 Mb物理区间内。进一步分析发现,相比于ZS11,光叶突变体M8中A08染色体0.22-0.58 Mb区间存在大片段缺失,ZS11在该区段中的BnaA08G0006900ZS(BnaA08.SAGL1)可能为光叶的候选基因,该基因编码一个Kelch-F-box蛋白,在ZS11叶片中表达量高而M8中未检测到,该基因缺失可能导致了M8光叶表型。【结论】甘蓝型油菜光叶新突变体M8相比野生型蜡质叶片光合速率更高,该光叶表型受1对隐性基因控制;图位克隆鉴定到光叶性状调控基因为BnaA08.SAGL1,基因缺失产生了光叶表型。
关志林, 靳丰蔚, 刘婷婷, 王毅, 谭莹莹, 杨春慧, 李蕊彤, 王博, 刘克德, 董云. 甘蓝型油菜光叶性状的遗传分析及基因定位[J]. 中国农业科学, 2024, 57(4): 650-662.
GUAN ZhiLin, JIN FengWei, LIU TingTing, WANG Yi, TAN YingYing, YANG ChunHui, LI RuiTong, WANG Bo, LIU KeDe, DONG Yun. Genetic Analysis and Gene Mapping of Glossy Leaf in Brassica napus[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(4): 650-662.
表2
A08染色体分子标记信息"
标记 Marker | 物理位置 Physical position (bp) | 参考基因型 Reference (ZS11) | 变异类型 Alternative (M8) | 正向引物 Forward primer (5′-3′) | 反向引物 Reverse primer (5′-3′) | 产物大小 Product size (bp) |
---|---|---|---|---|---|---|
P1 | 133863 | C | T | TTACAGCAACGAAGTATGGTGTTATTTCACTT | AGTTTAAGTCTCATCAAACTCTTGATTTCTCC | 249 |
P2 | 260976 | A | G | GATGATCGTGCCAAGGAGTACGTAAG | AACAAAGAAAGAGAATAGTCTAGGTAACTTGC | 238 |
P3 | 374500 | A | T | TACTTCTTCTATACATGGAACGTGACTTATGG | GGCAACCCTATTAAGATCTACTAAGACCA | 240 |
P4 | 495084 | C | T | GTTATAAGTTGTGCTGATGTTTTTAAGTTGCT | GTTCTATGCTTCTTCTTGCCATATCTTTTGAC | 249 |
P5 | 698791 | C | G | GCATATTCACAGGAACATTAAGAAAATGTGTT | TCGGTTAGTTTGATTTGAAATTTGGTTAGTTC | 241 |
P6 | 791230 | A | G | CCCTGAAGGTAAAAGACAGTAAACAGATTTAG | AGCTCTCTTGCTGGTCTTCTATTAATCTT | 252 |
P7 | 926323 | G | C | CTTGACGAACGATGATAGTTTGAAGAGGAT | ATACAAGTTAAAGAAAGAGACTTTGCTCTGTT | 265 |
P8 | 1105382 | A | T | ATAATCGCTACCGATCAAGACGATATAAAGTT | TTTCGTAGTAAACATAACCTTGATATTTTGCG | 249 |
P9 | 1213167 | A | G | AATAAGTCTAATCTCCCGTTACCTTTGAGATG | AATCTTAAGTATGTGTTGGTGTTTTGTTTCAG | 240 |
P10 | 1321158 | A | C | CAGCACATCTTTGTCAAAATCAGATGAGAAAT | GATCATAAGCTATTGATGTAACTACGAGAAGC | 266 |
P11 | 2025748 | T | C | ACTTCTTTTATTCCATTCCCAATCAATTTTGT | GAGAGGTAGAGAACTTGGTCGATGG | 230 |
P12 | 2315309 | T | C | TAGAAGTAATTATCTAGACAACGGAGGAACA | AAACATAACAATTAAGTTATCGAGACATGGGG | 238 |
P13 | 2400688 | G | T | ACAACACAGTTCCCTTATTCAAAAACTTATCT | AAGTACTAATCTTTGTTGAATCTGTGGTCTTC | 230 |
P14 | 2493038 | T | C | GAAAACAAAACTAAAATTGTTTGGAATGTGG | GATAATTCTACCATCATATGAGAATGCACGTC | 255 |
P15 | 2579076 | G | T | ATGTGGTTCTAATTTGCAATGCTACATTTCTG | TTATTCACCCTATAGTTGATTTTGGTTGACAG | 230 |
P16 | 2725088 | A | G | GTTTATTTTATATTAGGCATGGGCATTTCACC | TATACTAGAAGTTTCAGATTTTCGGATACCCT | 191 |
表3
A08染色体片段缺失检测引物信息"
片段 Fragment | 物理位置 Physical position (bp) | 正向引物 Forward primer (5′-3′) | 反向引物 Reverse primer (5′-3′) | 产物大小 Product size (bp) |
---|---|---|---|---|
Fr.1 | A08:229280..230322 | CTTCCTACGATCACTGCGATTG | CATCGTCTACTGCATAGCTGAGAAT | 1042 |
Fr.2 | A08:262560..263824 | GCTTCTACCACGTACCCACTTC | TTGGCAACTCGCACGTCT | 1264 |
Fr.3 | A08:311145..312544 | CATATTCCTCGGTCAACATTGTC | CGAAATTGTATCCACCTGCAT | 1399 |
Fr.4 | A08:351515..353298 | TTGATTCGGGCTAGCTAAAAGG | TGTTGACACGATTTAGCCTTAACC | 1783 |
Fr.5 | A08:395942..396849 | TCAGATTCTCACTCTCACCATTG | ATCCAAGTGTGCCATACAGAAC | 907 |
Fr.6 | A08:450159..452784 | GATTAAATCCTTGGGTTGCAC | GACGGCGTGTGATTCAGAAGC | 2625 |
Fr.7 | A08:482496..484254 | TATCGTCTAACTCAGCTCCAAGTG | GGTTCTAAGGTCATAGCGTCCAT | 1758 |
Fr.8 | A08:585642..586731 | GGGCGTGATGAACTCTTTCTAT | GCTCATGCCGCTTCTCAAC | 1089 |
Fr.9 | A08:631190..632007 | TCATCCGCCTCGCATTGTG | TCATTATTGACAAGTGCATACGTG | 817 |
表4
基因表达量分析引物信息"
引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence (5′-3′) |
---|---|
Actin-BnENTH-F | GTTTAGACCCGTTGCTGCTC |
Actin-BnENTH-R | TTGTCCATCTCAGCCATTTG |
qBnaA08.SAGL1-F | ACCTGATATGCTCAGGAAGAGAC |
qBnaA08.SAGL1-R | CATCACTAACCGGACTCCATG |
qBnaC03.SAGL1-F | TATGGATTGGATTGTAGGGACG |
qBnaC03.SAGL1-R | TTACTGAGAATGCCCTTTGACT |
qBnaA02.CER3-F | TGCGAAGAGACTCTTTTGTTTG |
qBnaA02.CER3-R | TACATTTTGTTTCCCTGCTTGC |
qBnaC02.CER3-F | CGTTTACAACAACATGCTTTGG |
qBnaC02.CER3-R | TTCGTGATCAATCTGTTGAACG |
图5
油菜基因Bna.SAGL1s和Bna.CER3s的表达水平分析 a:基因Bna.SAGL1s在油菜不同组织中的平均表达水平;b:基因Bna.CER3s在油菜不同组织中的平均表达水平;c:基因BnaA08.SAGL1和BnaC03.SAGL1在油菜ZS11和M8叶片中的相对表达水平;d:基因BnaA02.CER3和BnaC02.CER3在油菜ZS11和M8叶片中的相对表达水平;e和f:基因Bna.SAGL1s(e)和Bna.CER3s(f)在不同部位叶片中的表达水平,其中,1是油菜最上部的新叶,依次向下,23是茎秆基部的老叶;g和h:基因Bna.SAGL1s(h)和Bna.CER3s(h)在不同生长发育时期角果皮中的表达水平"
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doi: 10.1034/j.1399-3054.2001.1120109.x |
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