论文部分内容阅读
油菜隶属于十字花科芸薹属,是我国四大油料作物之一,也是世界食用植物油和植物蛋白的重要来源。油菜种子含油量的遗传特征复杂(主基因+多基因数量性状),不仅受母体基因型控制,还受生态环境的影响,因此基因和环境互作对油菜的种子含油量稳定性影响较大。通过分子水平揭示调控甘蓝型油菜种子含油量积累的关键基因,为选育高含油量稳定性油菜材料提供一条有效的途径。为了了解不同地区环境对材料种子含油量的影响,本研究以甘蓝型油菜不同品种(系)为研究对象,研究了湖南长沙地区种子生长发育过程中含油量积累的动态变化。利用转录组测序技术,深入探究甘蓝型油菜不同品种不同发育时期种子的表达图谱,分析不同品种(系)间或不同时期间的表达差异基因,并进一步研究,在种子不同时期甘蓝型油菜油脂代谢过程中相关基因的表达。主要研究结果如下:1.地区差异对同一品种(系)种子含油量的影响不一致。其中湘油15在各个地区的种子含油量稳定在42%左右,为稳定型低含油量品种;中油511(ZY511)在各个地区的种子含油量稳定在51%左右,为稳定型高含油量品系;而地区差异对浙油50的种子含油量影响较大,种子含油量介于为44.5%-50.1%之间,为不稳定型高含油量品种。2.通过研究长沙地区不同油菜品种(系)种子含油量的积累动态变化发现,甘蓝型油菜的种子含油量累积基本都呈现“S”型增长。授粉后15d-30d为缓慢增长期,授粉后30d-40d为快速增长期,此时种子含油量高效的增加,授粉后40d-45d为缓慢增长期,授粉后45d以后略微下降。3.分别选取甘蓝型油菜不同品种(系)花后25d、35d和45d的种子,构建9个转录组测序文库,获得过滤序列数总共有368,535,677条,通过与甘蓝型油菜基因组比对得到303,745,341条。同一品种(系)种子的不同时期间差异表达序列总共有4,299条,同一时期不同品种(系)间的差异表达序列总共有14,781条。将差异表达序列进行GO功能分类,其中生物学过程的差异表达的序列占总数的40%以上,细胞组分的差异表达序列占总数的30%左右,而分子功能的差异表达序列最少,占18%以上。将差异表达的序列以KEGG的Pathway数据库为参考进行丰富的注释,其中各品种(系)的不同发育时期差异表达序列可注释到74类代谢通路,而种子发育的各时期不同品种(系)间的差异表达序列可注释到133类代谢通路。分析表明:同一品种(系)种子发育的不同时期间差异表达基因随种子的不断成熟而大部分上调表达,如II类热休克蛋白、?-9酰基脂肪去饱和酶、3-酮酰基辅酶A硫解酶基因及棕榈酰蛋白硫酯酶。在授粉后种子发育同一时期的不同品种(系)间比较,差异表达基因存在显著的不同。湘油15与中油511对比,随着种子发育的进行,差异表达基因越来越多,其中显著下调基因要比显著上调的基因多。浙油50与中油511对比,随着种子的不断发育,差异表达基因也逐渐增加,上调表达基因要比下调表达基因多。说明甘蓝型油菜种子油脂代谢过程中,与调控脂肪酸代谢有关的基因表达非常活跃,伴随着油脂代谢的不断进行,相关调节基因表达量不断增加。当油脂积累量达到饱和状态时油脂代谢达到某一动态平衡,这为油脂代谢调控相关基因的克隆与其功能研究提供了参考依据。4.通过RT-qPCR分析甘蓝型油菜不同品种(系)种子中的油脂代谢相关基因的表达情况,结果如下:BnACC1、BnDGAT1、BnPDAT1、Bn ACP5、BnFAE1、BnADS1、BnSDP1及BnOLEO4基因的表达在甘蓝型油菜不同品种(系)中均存在显著的差异,BnACC1基因和BnDGAT1基因的表达水平与种子成熟期的油脂积累呈现正相关,而BnSDP1基因和BnOLEO4基因从授粉后35d开始高水平表达,其中BnSDP1基因的表达水平随种子含油量的增加而升高。