甘藍型油菜矮桿基因Bnrga-ds的克隆和功能分析.pdf

1、株高是油菜重要的農(nóng)藝性狀。適度矮化的油菜品種不僅抗倒伏性增強,而且更適合于機械化收獲。篩選株高適度和農(nóng)藝性狀優(yōu)良的矮桿突變體是培育矮桿品種的關(guān)鍵。與水稻和小麥相比,油菜矮桿突變體數(shù)量較少,而且僅有白菜突變體dwf2的矮桿基因被克隆,矮化機理被揭示。因此,進一步發(fā)掘具有生產(chǎn)應(yīng)用價值的矮桿資源并克隆相應(yīng)的矮桿基因?qū)⒂兄谟筒说陌N。ds-1是一個通過EMS誘變小孢子獲得的甘藍型油菜半矮桿突變體。本研究以ds-1為研究材料,定位和克隆了矮

2、桿基因ds-1并對其進行了功能分析,探討了ds-1矮桿性狀形成的機理,為矮桿基因ds-1在矮化育種中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。同時本研究還獲得與ds-1基因緊密連鎖的分子標(biāo)記,將有利于ds-1基因的分子標(biāo)記輔助選擇育種。另外,ds-1基因也被用于甘藍型油菜的轉(zhuǎn)基因育種。主要結(jié)果如下:
　　 1.ds-1和高稈品種No.9369的F1株高介于兩個親本之間,F2群體的株高呈三峰連續(xù)性分布。對F3家系的分析結(jié)果表明,F2群體中純合矮桿、中

3、間型和純合高桿植株符合1:2:1的分離比例,表明ds-1矮桿性狀受單個部分顯性基因控制。
　　 2.篩選獲得了3個與DS-1基因連鎖的SSR標(biāo)記BnEMS1125、BrGMS83和BrMS226,它們位于甘藍型油菜A6染色體,其中BnEMS1125與DS-1基因共分離。BnEMS1125是根據(jù)甘藍型油菜BnRGA編碼序列開發(fā)的標(biāo)記,RGA的突變在擬南芥等物種中造成了矮桿表型。因此我們將BnRGA作為DS-1的候選基因。SCAR標(biāo)

4、記SCM07是甘藍型油菜矮桿基因Bzh緊密連鎖的標(biāo)記。本研究顯示SCM07與DS-1基因連鎖,遺傳距離為0.7cM,表明Bzh與DS-1可能是等位基因。
　　 3.RT-PCR結(jié)果顯示No.9369和ds-1的BnRGA(分別命名為BnRGA和Bnrga-ds)表達沒有顯著差異,表明矮化突變位點沒有發(fā)生在BnRGA的啟動子區(qū)域。將ds-1與No.9369和12個甘藍型油菜常規(guī)品種的BnRGA基因的編碼序列進行比對,發(fā)現(xiàn)Bnrga

5、-ds蛋白VHYNP模體中保守的脯氨酸(Pro)突變?yōu)榱涟彼?Leu)可能造成了ds-1的矮化表型。
　　 4.將BnRGA和Bnrga-ds分別轉(zhuǎn)化野生型擬南芥,Bnrga-ds轉(zhuǎn)基因植株高度比野生型明顯降低,BnRGA轉(zhuǎn)基因植株沒有出現(xiàn)矮桿表型,進一步表明Bnrga-ds是控制ds-1矮化性狀的基因。
　　 5.用定點突變的方法在擬南芥AtRGA蛋白中產(chǎn)生與Bnrga-ds相同的點突變,即VHYNP模體中保守的Pro

6、突變?yōu)長eu,并將突變基因Atrga-ds轉(zhuǎn)化擬南芥,T2代植株出現(xiàn)明顯的矮桿表型,表明Pro的突變造成了ds-1的矮化表型,并且該突變造成的矮化效應(yīng)在不同物種中是保守的。
　　 6.酵母雙雜交結(jié)果表明,在GA3存在的條件下,擬南芥GA受體AtGID1a可以和野生型BnRGA和AtRGA相互作用,和突變形式的Bnrga-ds和Atrga-ds沒有相互作用。表明VHYNP模體中保守的Pro是GID1和RGA相互作用的重要位點。