【摘要】：生菜葉片通常有紅色和綠色兩種,紅葉生菜因具有獨(dú)特的顏色、質(zhì)地和保健功能,越來(lái)越受到人們的喜愛(ài)。生菜葉片紅色的形成是由于花青素的積累,在矮牽牛、擬南芥以及玉米中,花青素合成的分子機(jī)理已經(jīng)有詳細(xì)的研究,但是生菜中花青素的研究報(bào)道相對(duì)較少。為了克隆調(diào)控生菜葉片紅色深淺的基因,本實(shí)驗(yàn)室將綠色油麥菜Y37與淺紅色生菜S1雜交,雜交后自交創(chuàng)建顏色分離群體,對(duì)Y37×S1重組自交系進(jìn)行遺傳分析,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)克隆的4個(gè)生菜葉片顏色調(diào)控基因(3個(gè)調(diào)控基因RLL1-3和1個(gè)結(jié)構(gòu)基因RLL4:ANS)并不能完全解釋生菜中葉片顏色的差異,篩選了114個(gè)家系,經(jīng)過(guò)表型鑒定,共得到32個(gè)葉片顏色存在分離的F_4家系,利用RLL1~4基因相關(guān)的分子標(biāo)記檢測(cè),發(fā)現(xiàn)Q54家系為四個(gè)位點(diǎn)純合,但是葉色存在分離的群體(葉深紅與葉淺紅的分離比≈3:1),表明該家系的葉片顏色差異由新的單個(gè)葉片顏色基因控制的,利用BSR-Seq的方法,定位該分離群體的葉片顏色控制基因。將25株淺紅植株和25株深紅植株分別混成一個(gè)極端表型池,取相同樣品混池提取RNA,進(jìn)行RNA測(cè)序。分析測(cè)序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),在9號(hào)染色體的63 Mb~69 Mb區(qū)域內(nèi),等位基因頻率具有顯著差異,推測(cè)控制生菜葉片紅色深淺的基因位于此區(qū)域內(nèi)。進(jìn)一步開(kāi)發(fā)CAPS和SNP分子標(biāo)記,篩選交換單株,最終將候選基因定位在9號(hào)染色體的63.898 Mb~64.256 Mb區(qū)域內(nèi),約357.5 Kb。對(duì)該區(qū)段的基因注釋分析,發(fā)現(xiàn)該區(qū)段內(nèi)有三個(gè)與花青素相關(guān)的基因,進(jìn)一步比較三個(gè)基因在兩個(gè)親本中的序列差異和表達(dá)量差異,最終將編碼WD40蛋白的基因確定為候選基因候選基因,命名為RLL5。在親本中RLL5基因存在兩處堿基的突變,均發(fā)生在保守結(jié)構(gòu)域,第402bp(即第134個(gè)氨基酸)處單個(gè)堿基的突變導(dǎo)致氨基酸發(fā)生突變(纈氨酸變成天冬氨酸),使得RLL5基因功能缺失。比較深紅色生菜與淺紅色生菜葉片花青素合成相關(guān)基因的表達(dá)量,發(fā)現(xiàn)在深紅色生菜葉片中,花青素合成相關(guān)基因的表達(dá)量明顯升高,RLL5基因的表達(dá)量沒(méi)有明顯差異。對(duì)兩種顏色的生菜葉片中花青苷類化合物的種類及含量進(jìn)行測(cè)定,顯示深紅色生菜葉片至少存在19種花青素類化合物,它們的含量均高于淺紅色生菜葉片,這使得深紅色生菜葉片中花青素的總量增多,顯示深紅色的表型。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的比較,發(fā)現(xiàn)深紅色葉片生菜的品質(zhì)高于淺紅色葉片的生菜。同時(shí),對(duì)M9×S1 F_2代分離群體進(jìn)行遺傳分析,發(fā)現(xiàn)該群體葉片顏色也存在分離(深紅色葉與淺紅色葉),而且實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)克隆的上述五個(gè)生菜葉片顏色調(diào)控位點(diǎn)并不能解釋M9×S1群體葉片顏色的差異,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示該群體葉深紅與葉淺紅的分離比≈3:1,這表明該家系還存在一個(gè)新的紅色葉片控制基因。同樣利用極端混池測(cè)序的方法進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在1號(hào)染色體的69 Mb~213 Mb區(qū)域內(nèi)等位基因頻率具有顯著差異,我們推斷該區(qū)域內(nèi)存在調(diào)控生菜葉片紅色深淺的位點(diǎn)。通過(guò)開(kāi)發(fā)CAPS和SNP分子標(biāo)記,篩選交換單株,將候選基因定位在73.58 Mb~213 Mb區(qū)域內(nèi),由于該區(qū)段內(nèi)沒(méi)有合適的分子標(biāo)記,只能將基因定位這一區(qū)域�？寺∩酥谢ㄇ嗨睾铣上嚓P(guān)的基因,將有助于培育花青素含量豐富的生菜,闡明生菜中花青素合成途徑以及花青素在生菜中積累的分子機(jī)制。
【圖文】：

學(xué)功能抗氧化劑，是一種自由基清除劑。一方面另一方面，花青素可以提供質(zhì)子，與自由體自由基平衡，被自由基氧化的物質(zhì)也可erres et al 2012，盧立真等 2012)。一些研們生活或工作的環(huán)境中存在著很多誘發(fā)基就會(huì)導(dǎo)致人體的遺傳物質(zhì)發(fā)生一定的突變通過(guò)阻止腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、增值，，降低一亡，達(dá)到抗癌的目的。(Arbuzova et al 200圖 1 花青素結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of anthocyanin

圖 2 花青素合成途徑Fig.2 Biosynthetic pathwayS of anthocyanin一階段：合成 4-香豆酰 CoA。苯丙氨酸裂解酶（phenylalanine ammonialya是苯基丙酸類代謝的關(guān)鍵酶，苯丙氨酸在苯丙氨酸裂解酶的作用下消去氨式-肉桂酸，這步反應(yīng)是初級(jí)代謝和次級(jí)代謝中關(guān)鍵一步，通過(guò)肉桂酸羥化namate 4-hydroxylase, C4H）的作用，轉(zhuǎn)化成為反式-4-香豆酸，下一步在 4-CoA 連接酶的作用下形成 CoA 脂（賈趙東等 1990）。肉桂酸羥化酶是植物 P家族的一員，催化肉桂酸生成 4-香豆酰 CoA。二階段：合成二羥黃酮醇。3 個(gè)丙二酰 CoA 和 4-香豆酰 CoA 在查爾酮合成alcone aynthase, CHS）作用下形成查爾酮。人們對(duì)查爾酮合成酶研究比較多在歐芹（Petroselinum crispum）中發(fā)現(xiàn)的，隨后在擬南芥（Arabidopsisna）、金魚(yú)草（Antirrhinum majus）和矮牽牛（Petunia hybrida）中相繼被克
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S636.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 呂香玲;鄭克志;李元;宋茂興;閆偉;張曠野;李鳳海;史振聲;;利用BSA法發(fā)掘玉米抗灰斑病主效QTL[J];玉米科學(xué);2015年05期

2 金琦芳;孫威江;陳志丹;;光照對(duì)紫色芽葉茶花青素合成的調(diào)控機(jī)理[J];生物技術(shù)通報(bào);2015年06期

3 賈趙東;馬佩勇;邊小峰;楊清;郭小丁;謝一芝;;植物花青素合成代謝途徑及其分子調(diào)控[J];西北植物學(xué)報(bào);2014年07期

4 石少川;高亦珂;張秀海;孫佳琦;趙伶俐;王葉;;植物花青素生物合成相關(guān)基因的研究及應(yīng)用[J];植物研究;2011年05期

5 胡可;韓科廳;戴思蘭;;環(huán)境因子調(diào)控植物花青素苷合成及呈色的機(jī)理[J];植物學(xué)報(bào);2010年03期

6 盧立真;張雨青;馬永雷;周麗霞;周珍禎;李琳;賀天真;王元凈;劉先明;閆倩倩;;紫甘薯花青素苷對(duì)老齡小鼠的抗氧化作用[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年13期

7 侯夫云;王慶美;李愛(ài)賢;張海燕;董順旭;解備濤;;植物花青素合成酶的研究進(jìn)展[J];中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào);2009年21期

8 張寧;胡宗利;陳緒清;侯曉姝;李勇;陳國(guó)平;;植物花青素代謝途徑分析及調(diào)控模型建立[J];中國(guó)生物工程雜志;2008年01期

本文編號(hào)：2706542