【摘 要】
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芥菜是起源于我国的十字花科芸薹属特色蔬菜,除青藏高原外,全国各地均有栽培。在栽培生产过程中,蚜虫介导的芥菜病毒病是制约芥菜产量以及品质的重要因素。在长期的芥菜栽培与与育种研究中,本课题组发现一份特殊的银叶芥种质资源,叶片表现为银白色,对蚜虫具有天然的趋避性,几乎不会感染病毒病。本课题通过银叶芥的生理指标测试、抗虫试验、扫描电镜观察等,系统鉴定了银叶芥材料的表型特点,利用亲本材料银叶芥P1和绿叶芥P
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芥菜是起源于我国的十字花科芸薹属特色蔬菜,除青藏高原外,全国各地均有栽培。在栽培生产过程中,蚜虫介导的芥菜病毒病是制约芥菜产量以及品质的重要因素。在长期的芥菜栽培与与育种研究中,本课题组发现一份特殊的银叶芥种质资源,叶片表现为银白色,对蚜虫具有天然的趋避性,几乎不会感染病毒病。本课题通过银叶芥的生理指标测试、抗虫试验、扫描电镜观察等,系统鉴定了银叶芥材料的表型特点,利用亲本材料银叶芥P1和绿叶芥P2构建遗传群体,利用BSA-seq和RNA-seq技术进行正向与反向遗传学的研究,挖掘控制芥菜叶片银色性状的候选基因,初步解析银叶芥叶片银色性状形成的机理,实践上将加速叶片银色性状在芥菜抗病育种中的应用。主要研究结果如下:1.银叶芥P1和绿叶芥P2的表型鉴定。对银叶芥P1和绿叶芥P2进行田间抗虫鉴定、叶绿素含量测定、叶绿体透射电镜、叶表扫描电镜实验。结果显示,银叶芥P1的叶片昆虫取食部分占总面比例为5.3%,绿叶芥P2为15.9%,银叶芥P1具有更好的抗虫性;银叶芥P1叶片的叶绿素a含量为0.83 mg/g,叶绿素b含量为0.25 mg/g,绿叶芥P2叶片的叶绿素a含量为0.81 mg/g,叶绿素b含量为0.29mg/g,两材料叶绿素含量无明显变化;银叶芥P1和绿叶芥P2均存在完整的叶绿体结构,淀粉粒、质体小球、基粒类囊体均清晰可见,无明显差别;两材料表皮细胞结构（气孔和表皮细胞）均完全正常,但是其角质层蜡质表现却大不相同,银叶芥P1蜡质层结构致密,表现为针状和棒状居多,而绿叶芥P2中蜡质层结构为松散的片层状。2.银叶芥P1叶片银色性状的遗传鉴定补充。在前期遗传分析基础之上,本课题进一步对亲本材料银叶芥和绿叶芥杂交所获得的F1代与绿叶芥P2回交,构建BC1群体,经χ~2检验后,符合1:1的性状分离比。3.BSA-seq的数据分析与基因定位。对亲本以及混池的Clean Data与芥菜参考基因组比对,进行SNP和In Del的变异检测,计算每个变异位点的Δ（SNP-i ndex）值,将候选基因确定在A06染色体28.91 Mb-31.18 Mb长度为2.27 Mb的区间内。进一步设计了50对In Del标记,在银叶芥P1和绿叶芥P2两亲本中进行扩增筛选,获得了10对多态性In Del标记;在F2群体隐形单株中,对多态性标记进行扩增及电泳分析,计算交换单株的数量,将候选基因定位于标记In Del3059和标记In Del3105之间,物理距离460 kb,一共包含65个基因。4.银叶芥P1和绿叶芥P2的转录组测序。在银色性状快速积累期,取银叶芥P1和绿叶芥P2的RNA进行转录组测序,分析两材料在基因表达水平上的差异。结果获得4396个DEGs,表达量上调的基因为2520个,表达量下调的基因为1876个;在DEGs筛选到与氧化还原过程相关的基因（CER10、KCBP）、与代谢过程相关的基因（LHY、AHAS）、与硫酸盐同化相关的基因（APS1、APK2）、与硫化合物相关的基因（GGT1、SAMDC4）等可能参与调控叶片银色物质的积累。5.候选基因的预测。结合基因定位的结果以及两亲本转录本的数据,在物理距离460kb的候选区域内,对全部的65个基因进行差异表达分析,结果显示,Bju A025126、Bju A025138、Bju A025146、Bju A025163四个基因存在显著性的差异表达,其中,Bju A025126在银叶芥P1中的表达量为绿叶芥P2中的70倍,Bju A025138在银叶芥P1中的表达量为绿叶芥P2中的1200倍,Bju A025146在银叶芥P1中的表达量为绿叶芥P2中的3.8倍,Bju A025163在银叶芥P1中的表达量为绿叶芥P2中的3.5倍;对差异表达基因进行q RT-PCR验证,结果基本一致。进一步分析了差异基因的基因结构以及所编码蛋白质的二维、三维结构,旨在为后续的功能研究奠定基础。
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