论文部分内容阅读
紫色白菜是由紫色芥菜和绿色结球白菜通过远缘杂交和渐渗回交育成。该种质表现为内外叶均为深紫色的性状,叶片提取物中含有大量矢车菊素类花青素苷。为了研究引起叶片花青素苷过量积累表型产生的分子机制,对F2代中的紫色单株和绿色单株进行转录组测序。转录组的生物信息分析先后按照两个流程完成:首先将转录组读序与白菜参考基因组比对,获得一部分差异表达基因,其中显著上调的基因中包含着大量花青素苷合成途径上的结构基因,以及bHLH(Bra037887)调控基因,以此推测出花青素苷代谢途径的整体上调;然后将未能比对到参考基因组的读序从头拼接,获得另一部分可能来自外源基因组的差异表达基因,并通过保守结构域和代谢通路注释,锁定了一个与组成花青素苷转录调控复合体的必需组分PAP1序列相似性非常高的编码R2R3-MYB类转录因子的关键候选基因c3563g1i2。随后使用PCR、qPCR、分子克隆、拟南芥转基因等分子生物学手段对生物信息分析的预测结果进行验证,依次得到如下结果:1,c3563g1i2基因所在的染色体片段在F2群体的绿色白菜中不存在,只在紫色白菜和带有芸薹属B基因组的植株中存在;2,利用某些转录本的显著差异来源于染色体片段的“有或无”,通过序列同源比对和染色体定位,结合标记扩增,推断候选基因跟随外源基因组U、E等同源基因组区段由芥菜AABB基因组转移至白菜AA基因组;3,亲本紫色芥菜中的c3563g1i2基因和Bra037887的转录本丰度较之在绿色芥菜中表现为显著升高,环境因素产生轻微影响,但遗传因素占主要;4,35S驱动的c3563g1i2在拟南芥中的过表达,使转基因拟南芥幼苗呈现紫色性状。综合以上结果,认为候选基因c3563g1i2伴随芥菜基因组同源区段转移至白菜基因组,并延续了其在原基因组的高度表达特性,是导致紫色白菜叶片中花青素苷过量积累的直接原因。