华中科技大学栗茂腾团队——多组学剖析提醒甘蓝型油菜花瓣色彩调控新位点

  该团队将花瓣为橙黄色 (16287,简写YP) 的天然突变体和花瓣为白色 (16214,简写WP) 的株系进行了杂交取得了F1代,田间调查发现一切F1植株的花瓣都是浅橙色;F1自交取得了F2代资料,花瓣色彩调查显现,F2代共存在五种不同的花瓣色彩。次生代谢产品剖析标明,橙黄色花瓣中的类胡萝卜素含量显着高于白色花瓣 (图1)。

  图1. 甘蓝型油菜橙黄色花瓣和白色花花瓣表型差异。(A) 两亲本WP和YP在花前4天 (S1)、花前2天 (S2) 和盛花当天 (S3) 三个发育阶段的表型;(B) 杂交子孙F2集体中不同花样的个别数;(C) 类胡萝卜素含量测定。

  为研讨花瓣色彩发生差异的遗传根底,该团队分别对F2集体中的具有白色和橙黄色花瓣的单株构建了混池,并进行了BSA (Bulked Segregant Analysis) 测序剖析。剖析成果为,在ChrC03上存在一个9.46 Mb的基因组区域 (AGR-FC.C3) 与花瓣色彩高度相关,该区间内包括951个基因 (图2和图3)。

  为说明花瓣色彩改变的潜在机制,作者随后对S1、S2和S3三个阶段的橙黄色花瓣和白色花瓣进行了时序转录组测序剖析。将从BSA中取得的基因与经过RNA-Seq取得的差异表达基因进行联合剖析,判定出了51个或许与花瓣色彩变异相关的候选基因,其间4在橙黄色花瓣和白色花瓣之间表达差异最大,且在白色花瓣中明显上调表达 (图4)。此外,还判定到一些或许在甘蓝型油菜花瓣色彩调控中起及其重要的效果的新基因,如BnaC03.MYB4、BnaC03.MYB85、BnaC03.ENDO3、BnaC03.T22F.8180、BnaC03.Q8GSI6、BnaC03.LSD1、BnaC03.MAP1Da、BnaC03.MAP1Db和BnaC03G0739700ZS。

  作者对橙黄色花瓣和白色花瓣中4的内含子与启动子的序列进行了序列剖析,依据成果得出,二者之间在序列上存在比较大差异;这些序列差异或许因而影响了其可变剪接及表达量。最终,依据橙黄色花瓣和白色花瓣资料之间BnaC03.CCD4的序列差异规划了分子符号,并在白花和橙黄色样本做了验证,该符号的开发为不同花瓣色彩的甘蓝型油菜株系快速判定供给了技术上的支撑 (图5)。

  图4序列差异和分子符号规划。(A) 16214和16287中BnaC03.CCD4基因序列差异,引物PF1/PR1规划在16214的启动子区域,引物PF2/PR2规划在16287的内含子区域;(B) 在16214、16287以及两亲本杂交所得217个F2代个别中验证分子符号和花瓣色彩的连锁联系。

  本研讨经过BSA判定到一个重要的花样调控基因位点AGR-FC.C3。结合时序转录组剖析,除判定到BnaC03CCD4外,还判定出部分或许对甘蓝型油菜花瓣色彩起调控效果的新基因,如BnaC03.MYB4、BnaC03.MYB85、BnaC03.ENDO3、BnaC03.T22F.8180、BnaC03.Q8GSI6、BnaC03.LSD1、BnaC03.MAP1Da、BnaC03.MAP1Db和BnaC03G0739700ZS。此外,作者还为已报导的功用基因BnaC03.CCD4开发了两个分子符号,以区别花瓣的白色和橙黄色。为解析甘蓝型油菜花瓣色彩的调控机制以及构建花样调控网络供给了理论支撑,并为后续油菜多色花瓣育种供给了新的判定办法。

  期刊内容首要涉植物科学范畴的研讨,现在已被 SCIE、Scopus 等数据库录入。

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