【摘要】：農(nóng)業(yè)是世界經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱之一。在農(nóng)產(chǎn)品中,植物油具有重要的食用和經(jīng)濟價值。通過遺傳工程學(xué)改變種子中的油脂組分以更加適用于食用或用作燃料已成為近年來的重要課題。相對于傳統(tǒng)育種方法來講,通過遺傳工程學(xué)手段提高油菜籽的油品質(zhì)量已展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢和光明前景,但也存在許多限制因素,比如脂質(zhì)調(diào)控途徑尚不清晰、脂肪酸合成途徑極其復(fù)雜、甘藍型油菜基因組中A染色體和C染色體存在大量功能冗余等。這些因素限制了利用全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)找到特定的基因位點以獲取高質(zhì)量菜籽油的分子標(biāo)簽。例如,一些油菜基因包含了分布在不同染色體位點的多個同源拷貝,而這些不同拷貝對相應(yīng)的表型可能起到不同的作用。脂肪酸由多種不同碳鏈長度和飽和度的脂肪酸組成,不同的脂肪酸組分決定了菜籽油的營養(yǎng)品質(zhì)。近年來,高α-亞麻酸(ω-3脂肪酸含量)含量的菜籽油被廣泛應(yīng)用于營養(yǎng)食品領(lǐng)域。在本項研究中,我們首先通過高通量基因組重測序數(shù)據(jù)庫結(jié)合表型分析數(shù)據(jù)進行GWAS分析,得到與ω-3脂肪酸這一重要菜籽油營養(yǎng)指標(biāo)相關(guān)的114個單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點。并對這些位點在ω-3脂肪酸合成中的貢獻率進行評估。隨后利用這些SNP位點作為標(biāo)記,通過位點特異性PCR篩選高ω-3脂肪酸含量的油菜品種。本項研究為油菜的遺傳改造和高ω-3脂肪酸含量的油菜品種篩選提供了新的途徑。油菜因為其高油酸含量和相對于多元未飽和脂肪酸較強的抗氧化穩(wěn)定性從而有利于儲藏特性,吸引了研究者的廣泛關(guān)注。因此本項研究還通過GWAS方法對324份多基因型油菜關(guān)聯(lián)分析得到與高油酸含量相關(guān)的基因位點。然后通過在釀酒酵母中表達相關(guān)基因以鑒定其在高油酸合成中的功能。我們的研究可以為培育高油酸含量的油菜品種提供了新的分子標(biāo)記,對油菜的遺傳改良和高營養(yǎng)品質(zhì)的油菜品種篩選具有重要意義。高溫,冷害,干旱等非生物脅迫可以改變植物的生理過程,限制植物的光合作用。油菜的產(chǎn)量和品質(zhì)也受到這些非生物脅迫的影響。如何提高脅迫條件下油菜產(chǎn)量和菜籽油品質(zhì)是亟需解決的重大課題。據(jù)此,本課題還對小分子熱休克蛋白(s HSP)進行了研究。s HSP普遍存在于植物體內(nèi),在植物受到極端環(huán)境脅迫時,s HSP被誘導(dǎo)表達以幫助植物適應(yīng)多變的氣候環(huán)境。近年來有文獻報道了s HSP在多種植物中的作用,但s HSP在油菜抗逆方面的作用研究甚少。為此,我們克隆了煙草中的Nt HSP17.6并轉(zhuǎn)化油菜獲得穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因植株。表達式通過分析表明,高溫脅迫可以誘導(dǎo)Nt HSP17.6基因的表達,同時在Nt HSP17.6高表達的植株中脯氨酸、可溶性糖和葉綠素含量較高,水分損失較小。同樣,在干旱和鹽脅迫下,通過比較轉(zhuǎn)基因株系和野生型株系根系生長情況和生物量分析,轉(zhuǎn)基因植株也表現(xiàn)出較強的耐受性,說明Nt HSP17.6在油菜耐受非生物脅迫的過程中起到關(guān)鍵作用。此發(fā)現(xiàn)對培育抗逆作物品種和減少產(chǎn)量損失具有積極意義�？傊�,在這項工作中,我們利用GWAS和轉(zhuǎn)基因方法,通過開發(fā)等位基因特異性標(biāo)記,利用新的靶基因選擇高品質(zhì)性狀,來解決油菜復(fù)雜基因組和脂質(zhì)調(diào)控方面存在的問題,為利用農(nóng)業(yè)工程提高作物產(chǎn)量提供了動力,并為植物遺傳工程師和育種家在提高油菜籽油的營養(yǎng)成分和產(chǎn)量的工作中提供新的策略。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S565.4

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本文編號：2778210