【摘要】：油菜是世界是我國主要的油料、飼料和能源作物。隨著勞動力結(jié)構(gòu)的改變、生產(chǎn)力水平的提高及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,油菜生產(chǎn)也出現(xiàn)了諸多問題,如勞動力不足、機械化作業(yè)程度低等,嚴重制約了我國油菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。油菜花蕾簇生突變體具有無分枝或短小分枝、花蕾簇生、成熟期一致等優(yōu)點,適于高密度種植和機械化收獲從而增加油菜的總產(chǎn)量。本文以油菜花蕾簇生突變體為實驗材料,主要從形態(tài)學(xué)、群體分離分析(Bulk Segregant Analysis,BSA)測序和轉(zhuǎn)錄組測序分析對油菜花蕾簇生遺傳機理進行解析。主要研究結(jié)果如下:(1)不同生長時期的形態(tài)學(xué)觀察和農(nóng)藝性狀分析。幼苗期,大約在15d,野生型和花蕾簇生突變體開始出現(xiàn)表型差異,突變體的葉原基起始速度快于野生型植株,后期差異持續(xù)擴大;苗期,突變體的葉片數(shù)目顯著多于野生型;抽薹期,突變體的頂端分生組織(Shoot Apical Meristem,SAM)相比野生型更為膨大;花期,突變體的花序出現(xiàn)多個同時發(fā)育的SAM,主莖和分枝呈現(xiàn)粘連現(xiàn)象;成熟期,突變體角果數(shù)量多且角果密度極顯著提高。綜上所述,花蕾簇生突變體的SAM持續(xù)異常分裂分化,形成多個頂端分生組織同步生長可能是花蕾簇生的原因。(2)BSA測序分析。在花蕾簇生突變體和野生型構(gòu)建的F_(2:3)群體中篩選兩種表型極端株構(gòu)建子代混池進行BSA測序分析。共檢測到6217291個SNP,3085197個InDel。通過關(guān)聯(lián)分析獲得6個顯著關(guān)聯(lián)區(qū)域,篩選到799個候選基因。候選基因的功能注釋及互作網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn),大多數(shù)候選基因涉及到轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白質(zhì)修飾、蛋白質(zhì)降解等路徑。鑒定的多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子屬于MYB、MADS、AP2、C2H2和bHLH家族,這些家族都直接或間接參與SAM的調(diào)控。泛素-蛋白酶體系統(tǒng)中E3連接酶SCF復(fù)合體定位于顯著關(guān)聯(lián)位點峰值處,表明SCF復(fù)合體可能在頂端分生組織網(wǎng)絡(luò)調(diào)控中起關(guān)鍵作用。(3)結(jié)合群體分離分析和比較轉(zhuǎn)錄組分析挖掘候選基因。BSA顯著關(guān)聯(lián)區(qū)域的候選基因和轉(zhuǎn)錄組測序中差異表達的轉(zhuǎn)錄因子互作網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn),這些基因直接或間接互作調(diào)控SAM相關(guān)基因。例如,IAA8是BSA和轉(zhuǎn)錄組共有的候選基因,生長素在調(diào)控RPS10B表達從而促進腋芽發(fā)育起關(guān)鍵作用;PGY與REV、KAN1和KAN2共同調(diào)控葉原基細胞分化;FUS12作為CSN的組分,通過調(diào)節(jié)E3連接酶的活性參與光形態(tài)發(fā)生、生長素和茉莉酮酸響應(yīng);SE和AGO4通過調(diào)節(jié)PHB和KNOX表達調(diào)控分生組織活性和近軸葉的分化;SPL3通過CRN與CLV-WUS途徑和NAC家族以及KNOX家族的轉(zhuǎn)錄因子相互作用調(diào)控SAM;KAN與AS1和AS2相互作用調(diào)控側(cè)器官邊界的形成。整合BSA和轉(zhuǎn)錄組結(jié)果表明這些關(guān)鍵基因和轉(zhuǎn)錄因子可能通過抑制頂端分生組織與葉原基的邊界區(qū)域之間的生長調(diào)控,導(dǎo)致頂端分生組織失去頂端優(yōu)勢后改變?nèi)~原基起始位點,從而導(dǎo)致花蕾簇生表型的出現(xiàn)。本研究通過形態(tài)學(xué)觀察和BSA分析并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序初步揭示花蕾簇生的機理,進一步確定花蕾簇生是由于SAM調(diào)控網(wǎng)絡(luò)異常,葉原基起始位點改變,SAM失去頂端優(yōu)勢,從而出現(xiàn)多個分生組織�；ɡ俅厣蛔凅w的研究為選育適合機械化收獲的油菜奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S565.4
【圖文】：

生組織的結(jié)構(gòu)株型方面， SAM 對植物的葉序形成起決定作用，同時也影響植xillary meristem, AM）的形成和發(fā)育[9]。目前使用區(qū)域和層兩種區(qū)域[41]。中心區(qū)（CZ）含有大量能夠不斷分裂的多能干細胞，原始細胞群。PZ 發(fā)育側(cè)生器官，并形成中肋區(qū)（RZ）。在 CZ OC），可對多能干細胞增殖和分化進行調(diào)控，從而維持 SAM 的葉原基和腋生分生組織，葉原基和腋生分生組織可分化成營養(yǎng)概念定義，SAM 包含三個細胞層（L1，L2 和 L3）。如圖 1 所示枝條的不同部分形成表皮；第二層 L2 表面的細胞在背斜平面和；L3 的細胞在背斜和周緣平面中分化，并為莖和器官的發(fā)育提個細胞層的概念對于分枝發(fā)育具有重要的意義。

6圖 1.2 控制 SAM 活動的途徑和元素的示意圖[43]Figure 1.2 Schematic diagram of the ways and elements that control SAM activity：CLV-WUS 反饋回路, 紅色：生長素流量及其相關(guān)途徑, 黑色：腋生分支（MAX）依賴性信號（MDS）途徑, 粉色：細胞分裂素（CK）相關(guān)的調(diào)節(jié)劑, 藍色區(qū)域：腋芽wn arrows indicate the CLV-WUS feedback loop, red arrows indicate the auxin flow and its relatedway, black arrows represent the more axillary branching (MAX)-dependent signal (MDS) pathwayk characters represent cytokinin (CK)-related regulators, the blue region denotes the axillary bud.

它們依次或共同作用，催化多聚泛素鏈與特定底物的共價連接。擬南芥中約有 1600 個基因編碼 UPS 組分[67]。E3 連接酶是泛素化步驟的核心，有廣泛的特異性底物。E3 是一個超大蛋白家族，按亞基的個數(shù)分為單亞基 E3 和多亞基 E3 兩類。單亞基的 E3 主要有兩種，分別含有 HECT 結(jié)構(gòu)域和含有 RING/U-box 結(jié)構(gòu)域。多亞基的 E3 都含有一個支架蛋白 Cullin(或 Cullin-like)和一個 RING-finger 蛋白，包括分別以 CUL1、 CUL2、 CUL3、 CUL4 為支架蛋白的 SCF E3、VHL/ELO E3、CUL3-BTB E3、DDB1/X E3 以及以 Cullin-like 為支架蛋白的 Anaphase-PromotingComplex (APC) E3 等[68]。研究發(fā)現(xiàn)，泛素-蛋白酶系統(tǒng)在 SAM 特定區(qū)域表達，可能處在 SAM 調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的下游。HALTEDROOT（HLR）編碼蛋白酶體 RPT2a 亞基，當(dāng)HLR 發(fā)生功能缺失時，導(dǎo)致擬南芥的根尖和 SAM 活性降低[69]。除此之外，與 RPT2a相互作用的蛋白因子 UNI、 RPN8a（ae3）蛋白酶體亞基等單突變或雙突變時，都能夠通過影響 WUS 基因的表達區(qū)域調(diào)控 SAM 的大小[70]。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 何策熙;;無性繁殖植物的頂端分生組織及其誘發(fā)突變的顯現(xiàn)[J];核農(nóng)學(xué)通報;1987年01期

2 李萍;胡U

本文編號：2800015