【摘要】：紫色不結(jié)球白菜(Brassica campestris ssp.chinensis Makino),因其葉片中含有花青素而呈現(xiàn)紫紅色,花青素對人體具有抗氧化,抗衰老、抗癌和抑菌作用,是天然的保健品。但是,弱光、高溫等極端氣候條件下,紫色不結(jié)球白菜經(jīng)常會出現(xiàn)著色不佳的現(xiàn)象。因此,創(chuàng)制紫色新種質(zhì),對培育紫色新品種具有重要意義。本研究通過對紫色性狀遺傳規(guī)律的分析、弱光對其生理生化的影響,及溫度調(diào)控葉片花青素合成的轉(zhuǎn)錄組分析,解析不結(jié)球白菜紫色性狀的遺傳規(guī)律、響應(yīng)溫光環(huán)境變化的機(jī)制,為不結(jié)球白菜葉色高效分子輔助育種提供依據(jù)。主要獲得如下研究結(jié)果:1.不結(jié)球白菜種質(zhì)資源的收集、整理和評價,篩選獲得抗病毒病的紫色自交系Q14,在秋冬季節(jié)陽光充足時,紫色尤為鮮亮。以紫色不結(jié)球白菜自交系Q14,綠色不結(jié)球白菜雄性不育系C07-213為試驗(yàn)材料,通過雜交和回交方法,創(chuàng)制新的雄蕊完全退化、不育度可達(dá)100%,但蜜腺正常的紫色不結(jié)球白菜雄性不育系C10-213及其保持性B10-4,并對其形態(tài)特征,相關(guān)生理生化特性進(jìn)行分析,明確其形態(tài)、生理和細(xì)胞學(xué)的特征,并利用其選配雜交組合。2.通過P_1、P_2、F_1、BC_1、BC_2和F_2 6世代群的構(gòu)建,進(jìn)行孟德爾遺傳規(guī)律分析,發(fā)現(xiàn)F_1群體的葉片均為紫色,但紫色略淺于親本,且無光澤。認(rèn)為紫色對綠色為不完全顯性。由于紫色的呈色取決于花青素含量的高低,因此,以6個世代群體單株的花青素含量為特性,采用多世代聯(lián)合分離分析方法研究花青素含量的遺傳規(guī)律。結(jié)果表明:不結(jié)球白菜雜交組合后代的花青素相對含量介于兩個親本之間,呈現(xiàn)偏向紫色親本的偏態(tài)分布,是兩對加性-顯性-上位性主基因十加性-顯性-上位性多基因模型(E-0模型);F_2和BC_1(F_1×紫)的兩對主基因的遺傳率分別為59.17%和74.12%,F_2的多基因遺傳率為27.58%,環(huán)境方差占表型方差的比例為19.48%。3.研究了不同遮光程度和延長遮光時間對紫色不結(jié)球白菜幼苗葉片的葉綠素和花青素相對含量、光合特性、碳水化合物代謝,抗氧酶活性和花青素合成關(guān)鍵酶活性的影響。結(jié)果表明:與對照比較,在3種不同程度的遮光處理5 d時,葉綠素b、胞間CO_2濃度(C_i)、氣孔導(dǎo)度(Gs)和抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性均表現(xiàn)瞬間升高,而在遮光10 d和15 d時以上指標(biāo)均表現(xiàn)下降;MDA含量在整個遮光過程中均顯著升高。隨著遮光時間延長至15 d時,葉綠素a、花青素和可溶性蛋白含量、凈光合速率(P_n)、蒸騰速率(T_r)、氣孔導(dǎo)度(G_s)、抗氧化酶(POD、CAT、SOD、APX)活性、花青素合成關(guān)鍵酶(CHI、CHS、F3H、DFR)活性顯著下降。研究結(jié)果說明,在弱光處理的前期,葉綠素b含量的增加有助于提高光合作用,當(dāng)弱光處理延長,抗氧化酶活性和花青素生物合成酶的活性受到抑制,導(dǎo)致紫色不結(jié)球白菜葉片花青素的流失,顏色由紫色變?yōu)榫G色。4.研究發(fā)現(xiàn)低溫促進(jìn)葉片花青素含量的增加,葉片顏色變成深紫色,而高溫條件下,葉片的花青素含量降低,直至葉片變綠。當(dāng)不同溫度(LT:5°C、NT:20°C、HT:35°C)處理達(dá)到10 d時,葉片顏色表型變化明顯,同時對3個溫度處理10 d的樣品進(jìn)行RNA-seq。作為無參轉(zhuǎn)錄組,拼接組裝得到114,043個unigene;LT vs NT對比組有4,172上調(diào)表達(dá)基因和4,538個下調(diào)表達(dá)基因,共計8,710個差異表達(dá)基因;HT vs NT對比組共有6,012個差異表達(dá)基因,其中3,916個基因上調(diào)表達(dá),2,096個基因下調(diào)表達(dá)。對篩選的差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG pathway的顯著性富集分析,發(fā)現(xiàn)在類黃酮合成途徑上存在多個差異表達(dá)基因,其中花青素合成途徑中相關(guān)的基因PAL、C4H、FLS、CHS、F3H、F3M、DFR、U78D1和UGT75C1,轉(zhuǎn)錄因子MYB44和MYB113在受低溫的誘導(dǎo)下,存在差異表達(dá),調(diào)控紫色不結(jié)球白菜花青素的合成和積累,初步在mRNA水平上解釋了溫度調(diào)控紫色不結(jié)球白菜葉片花青素合成的可能機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S634.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2737236