【摘要】：羽衣甘藍(lán)(Brassica oleracea L.var.acephala DC.)是十字花科蕓薹屬甘藍(lán)種的一個(gè)變種,是一種2年生觀賞或菜用草本植物,豐富多彩的葉色和葉形變異構(gòu)成了其主要的觀賞性狀。羽衣甘藍(lán)耐寒能力強(qiáng)、適應(yīng)性廣、易于栽培,在園林綠化植物中占據(jù)重要地位,在我國(guó)長(zhǎng)江流域以北地區(qū)應(yīng)用日益廣泛。羽衣甘藍(lán)起源于地中海沿岸地區(qū),我國(guó)的引種歷史不長(zhǎng),種質(zhì)資源匱乏,自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)品種很少,生產(chǎn)中應(yīng)用的品種主要進(jìn)口于日本。由于對(duì)羽衣甘藍(lán)觀賞性狀遺傳變異機(jī)制了解的不多,影響了其品種改良的進(jìn)程。本人所在的研究團(tuán)隊(duì),自1998年開始羽衣甘藍(lán)種質(zhì)資源引進(jìn)與品種選育研究,利用游離小孢子培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)制出500多份加倍單倍體純系(Doubled Haploid Line,簡(jiǎn)稱DH系)。這些種質(zhì)資源材料存在著豐富的葉色和葉形變異,為選育羽衣甘藍(lán)新品種奠定了良好的基礎(chǔ),也為其觀賞性狀遺傳變異機(jī)制的研究提供了優(yōu)異的試材。本研究以紅色心葉(紅葉)和白色心葉(白葉)羽衣甘藍(lán)DH系為試材,在分析其色素積累模式和遺傳特性的基礎(chǔ)上,利用分離群體進(jìn)行基因定位和親本轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析,預(yù)測(cè)了控制紅葉性狀的關(guān)鍵基因,并對(duì)候選基因進(jìn)行了生物信息學(xué)分析。以 白-綠花斑葉‖羽衣甘藍(lán)DH系為試材,分析了其發(fā)育過(guò)程中的葉綠素積累規(guī)律,葉綠素生物合成前體、微量元素和茉莉酸含量,觀察了其葉綠體超微結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)相關(guān)基因的表達(dá)模式分析,推測(cè)了 白-綠花斑葉‖的形成機(jī)制。以 紅-綠花斑葉‖羽衣甘藍(lán)DH系為試材,分析了其發(fā)育過(guò)程中的呈色色素、IAA、ABA、GA3、可溶性糖和淀粉含量,研究了相關(guān)基因的表達(dá)模式,推測(cè)了 紅-綠花斑葉‖的形成機(jī)制。以裂葉和園葉羽衣甘藍(lán)DH系為試材,分析了裂葉遺傳模式,結(jié)合基因定位和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析結(jié)果,推測(cè)了裂葉性狀形成機(jī)制。1.紅葉基因Re的精細(xì)定位羽衣甘藍(lán)紅葉性狀是由花青素積累形成的。紅葉羽衣甘藍(lán)的花青素主要分布于種皮、子葉、下胚軸、幼葉、觀賞期內(nèi)葉、花蕾和種莢。為了克隆控制羽衣甘藍(lán)紅葉性狀的關(guān)鍵基因,利用紅葉羽衣甘藍(lán)DH系?Y005-15‘和?Y005-8‘分別與白葉羽衣甘藍(lán)DH系?Y011-13-38‘和?JC007-2‘雜交,構(gòu)建(?Y005-15‘×?Y011-13-38‘)和(?Y005-8‘×?JC007-2‘)兩個(gè)F_2分離群體。在分析確定白葉性狀為單基因隱性遺傳的基礎(chǔ)上,選取F_2分離群體中的白葉個(gè)體構(gòu)成定位群體。利用第一個(gè)定位群體將Re定位在C09上C9In-9和C9In-51兩個(gè)標(biāo)記之間,遺傳距離分別為0.19和1.8 cM;利用第二個(gè)定位群體進(jìn)一步將Re定位在C09上BYIn3和C09-In51標(biāo)記之間,遺傳距離分別為0.003和1.8 cM。定位區(qū)間內(nèi)共有26個(gè)基因,沒(méi)有已知的與花青素生物合成相關(guān)的基因�；谵D(zhuǎn)錄組測(cè)序分析結(jié)果,并通過(guò)對(duì)花青素生物合成基因的鑒定,以及參考EnsemblPlant上的基因組信息,預(yù)測(cè)編碼二氫黃酮醇還原酶的基因Bol035269為Re的候選基因�？寺y(cè)序結(jié)果表明,白葉羽衣甘藍(lán)的Bol035269基因上有一段2400 bp插入和一段124 bp缺失。qRT-PCR分析結(jié)果,Bol035269基因在紅葉羽衣甘藍(lán)觀賞期內(nèi)葉中的表達(dá)量是白葉羽衣甘藍(lán)的1045倍,而且該基因在不同部位的表達(dá)模式與花青素積累模式相同。紅葉羽衣甘藍(lán)中DFR(二氫黃酮醇還原酶)酶的活性是白葉羽衣甘藍(lán)的6.2倍。序列比對(duì)結(jié)果表明,紅葉羽衣甘藍(lán)中的DFR與其他物種中的相似,啟動(dòng)子區(qū)域均含有MYB結(jié)合區(qū)域,DFR在羽衣甘藍(lán)紅葉形成中起關(guān)鍵作用。2.“白-綠花斑葉”形成的分子機(jī)制利用游離小孢子培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)制出一份優(yōu)異的羽衣甘藍(lán) 白-綠花斑葉‖DH系(?JC007-2B‘),其典型特征是觀賞期葉片邊緣為綠色,中心為白色。將其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程劃分為S1、S2和S3等3個(gè)階段,其中,S1階段葉片為綠色,S2階段葉片為白色邊緣略帶綠色,S3階段葉片中心為白色,邊緣為綠色。白色葉片中的葉綠素含量極低,葉綠素合成前體含量異常,葉綠體發(fā)育異常。利用RNA-Seq技術(shù),檢測(cè)到不同發(fā)育階段參與葉綠素代謝和葉綠體發(fā)育的差異表達(dá)基因,找到一些參與光合作用的差異表達(dá)基因,還找到了2個(gè)與葉綠素缺失相關(guān)的共調(diào)節(jié)基因bHLH160和AOS。白色葉片中Pchlide的過(guò)量積累,是白葉形成的重要原因。異常的光合作用和葉綠體發(fā)育同樣影響了花斑葉的形成。3.“紅-綠花斑葉”形成的分子機(jī)制利用游離小孢子培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)制出一份優(yōu)異的羽衣甘藍(lán) 紅-綠花斑葉‖DH系(?Y005-7‘),其典型特征是觀賞期葉片邊緣為綠色,中心為紅色。將其轉(zhuǎn)色后的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程劃分為3個(gè)階段:S1、S2和S3。S1階段葉片為紅色,S2階段葉片為紅色、邊緣略帶綠色,S3階段的葉片中心為紅色、邊緣為綠色。研究表明 紅-綠花斑葉‖是由花青素降解和葉綠素積累形成的,其內(nèi)源IAA含量變化與花青素含量變化趨勢(shì)一致。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)果表明,在S2 vs S1比較組中,找到了下調(diào)的差異表達(dá)基因肉桂酸-4-羥化酶(C4H)和轉(zhuǎn)運(yùn)抑制劑反應(yīng)因子1(TIR1),以及上調(diào)的差異表達(dá)基因LBD39。在S3_S vs S3_C比較組中,找到了差異表達(dá)的2個(gè)氧化還原酶(peroxidases),2個(gè)β-葡萄糖苷酶(β-glucosidases,BGLU),LBD39,LBD37,DTX35,3個(gè)NAC和15個(gè)WRKY基因。推測(cè) 紅-綠花斑葉‖的形成,與花青素合成降速及花青素降解和葉綠素積累增速有關(guān)。4.裂葉基因BoLl的精細(xì)定位為克隆控制羽衣甘藍(lán)裂葉性狀的關(guān)鍵基因,利用裂葉羽衣甘藍(lán)DH系?Y005-8‘與圓葉羽衣甘藍(lán)DH系?JC007-2‘雜交,構(gòu)建F_2分離群體。遺傳分析表明,羽衣甘藍(lán)的裂葉性狀具有數(shù)量性狀的遺傳特征。利用QTL-seq方法將BoLl基因定位在C09上,進(jìn)一步利用SSR和Indel標(biāo)記,將BoLl定位在C09上的LYIn39和LYIn40兩個(gè)標(biāo)記之間,遺傳距離分別為0.17和0.11 cM。根據(jù)BRAD上參考基因組信息,定位區(qū)間的物理距離為75.3 kb,共有8個(gè)基因,其中7個(gè)基因有功能注釋;根據(jù)EnsemblPlant上的基因組信息,定位區(qū)間的物理距離為79.6 kb,包含11個(gè)基因,其中2個(gè)是擬南芥中參與裂葉形成基因AtLMI1/ATHB5的同源基因Bol010029/Bo9g181710和Bol010030/Bo9g1181720。裂葉和圓葉中的這兩個(gè)基因序列相同,但是,在裂葉羽衣甘藍(lán)幼葉中的表達(dá)量要顯著高于圓葉羽衣甘藍(lán)。定位區(qū)間內(nèi)有2個(gè)基因(Bol010025和Bol010031/Bo9g181730)在F_2定位群體中表現(xiàn)為共分離,但是,其在圓葉和裂葉中的表達(dá)水平相似。推測(cè)了羽衣甘藍(lán)控制裂葉形成的分子機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S681.9
【圖文】：

第一章 文獻(xiàn)綜述ias（1995）詳細(xì)描述了葡萄牙當(dāng)?shù)亓硗庖环N羽衣甘藍(lán)（Galega kale）。這類羽衣甘藍(lán)在世界范圍內(nèi)廣泛種植。這種羽衣甘藍(lán)最早種植于古，之后在古羅馬出現(xiàn)兩種羽衣甘藍(lán)即平葉羽衣甘藍(lán)（smooth kale）和rled kale)。這類羽衣甘藍(lán)于中世紀(jì)種植于葡萄牙，1612 年引種到法1821 年引種到英國(guó)(Anonymous, 1826; Anonymous, 1850; Oldham, 1948)（Buist, 1851; cit. Sturtevant, 1890），1947 年引入亞洲（Bailey, 1922 a

1.1.2 品種類型與分布羽衣甘藍(lán)（B. oleracea L. var. acephala DC.）又可以分成許多類型。Diederichsen（2001）將其歸納為以下6種（圖1-2）：1. scotch kale（B. oleracea L. convar. acephala (DC.) Alef. var. sabellica L.）2. collard（B. oleracea L. var. viridis L.）3. palm kale（B. oleracea L. convar. acephala (DC.) Alef. var. palmifolia L.）4. marrow stem kale（B. oleracea L. convar. acephala (DC.) Alef. var. medullosa L.）5. thousand-head kale（B. oleracea L. var. ramosa DC.）6. Portuguese Tronchuda cabbage（B. oleracea L. var. costata DC.）

第一章 文獻(xiàn)綜述葉、羽狀葉、卷皺葉、波浪葉、圓葉等（圖 1-3），在觀賞期內(nèi)葉顏色上可以分為紫紅玫紅、粉紅、淺粉、乳白、白色等，在觀賞期外葉顏色上可以分為紫色、綠色、深綠等顏色（圖 1-4）。這些變化使葉色和葉形是觀賞羽衣甘藍(lán)的首要觀賞性狀。

本文編號(hào)：2774887