甘蓝型油菜磷脂二酰甘油酰基转移酶(BnPDAT1) cDNA的克隆和功能鉴定

磷脂二酰甘油酰基转移酶(phospholipids:diacylglycerol acyltransferase, PDAT1)是植物三酰甘油(triacylglycerol, TAG)合成的关键酶。本文在甘蓝型油菜湘油15号cDNA中克隆到3个PDAT1全长编码序列(coding sequence, CDS), 经比对分别定位于A02、A10、C09染色体, 分别命名为BnPDAT1-A02、BnPDAT1-A10和BnPDAT1-C09, 其序列长分别为1998、2002和2005 bp, 各自编码665、666、667个氨基酸。预测BnPDAT1基因编码蛋白定位于细胞质膜, 具有典型的PDAT1保守结构域。多序列比对和进化分析表明BnPDAT1基因编码蛋白与甘蓝、拟南芥、亚麻芥PDAT1蛋白具有较高的同源性。酵母互补实验证实该基因编码蛋白具有PDAT1酶活性。BnPDAT1基因在湘油15号中的表达现先上升后降低趋势, 在开花后25~30 d达最大值, 但3个拷贝的表达变化规律存在差异。     

油菜开花时间调控基因TEM2的克隆、生物信息学与表达特性分析

为解析开花时间调控基因TEM2在春性甘蓝型油菜中的基因特征及表达模式,以春性甘蓝型油菜No.3379和No.2839为材料,克隆到拟南芥开花抑制基因TEM2的同源基因,分别命名为BnC02.TEM2和BnC02.tem2,cDNA序列长度分别为1 032和1 054 bp,编码343和351个氨基酸,二者存在23个氨基酸位点的差异。通过蛋白序列分析表明,BnC02.TEM2和BnC02.tem2蛋白都为亲水性蛋白且都具有B3和AP2保守结构域,是B3转录因子家族中的RAV家族成员,BnC02.TEM2和BnC02.tem2蛋白的二级和三级结构都存在较大差异。表达分析结果表明,BnC02.TEM2和BnC02.tem2在转录水平上存在显著差异,二者在叶片、花蕾、花以及顶端分生组织组织均有表达,相较于BnC02.tem2,BnC02.TEM2在花和花蕾中的表达量显著上升。由此推测,BnC02.TEM2可能在春性甘蓝型油菜开花时间调控中发挥作用,BnC02.TEM2的等位变异可能导致No.3379开花时间的提前。     

甘蓝型油菜桔红花色基因Bnpc2紧密连锁标记的开发及其应用

培育出带有标记性状的甘蓝型油菜桔红花色恢复系,在杂交种制种过程中可以起到指示作用来去除恢复系杂株,从而提高杂交种纯度和产量。开发与甘蓝型油菜桔红花色基因紧密连锁的分子标记,有利于快速培育出甘蓝型油菜桔红花色恢复系。前期研究表明,甘蓝型油菜桔红花色性状受Bnpc1和Bnpc2两对隐性核基因控制,并将Bnpc1定位到151 kb的区间范围内。本研究以BC3分离群体(即与轮回亲本回交三代且经过等位性检验仅在Bnpc2位点处发生分离的群体)为材料,利用AFLP和SSR标记技术对基因Bnpc2进行了基因定位,获得18个与Bnpc2紧密连锁的分子标记,其中两侧最近的标记分别为4个共分离的SSR标记(BnA09-19, BnA09-22, BnA09-24, BnA09-25)和P11/MC02,它们与目的基因的遗传距离分别为0.12和1.74 cM,标记间的遗传距离为1.86 c M,因而甘蓝型油菜桔红花色基因Bnpc2被锁定在1.86 cM的区间范围内。同时,筛选得到1个与基因Bnpc2紧密连锁的共显性标记BnA09-22。利用与基因Bnpc1和Bnpc2紧密连锁的共显性标记进行分子标记辅助育种,选育出1个甘蓝型油菜桔红花色恢复品系4750R,并进行了三系配套,审定了甘蓝型油菜杂交种‘青杂15号’。     

甘蓝型油菜GPDH基因克隆及其生物信息学分析

为了进一步研究甘蓝型油菜GPDH基因,通过从拟南芥GPDH基因与甘蓝型油菜的共线性分析发现:拟南芥GPDH基因(At2g41540)在甘蓝型油菜A基因组和C基因组中有4个拷贝,分别为:GSBRNA2T00132785001、GSBRNA2T00024258001、GSBRNA2T00058395001、GSBRNA2T00019118001。从Gen Bank分别下载了它们的DNA序列和c DNA序列,c DNA序列依次命名为GPDH1、GPDH2、GPDH3、GPDH4。根据序列信息设计了4对不同的引物,从甘蓝型油菜湘油15号c DNA全长序列中扩增出了4条片段,分别命名为Bn GPDH1、Bn GPDH2、Bn GPDH3、Bn GPDH4。利用生物信息学软件和在线系统进行核苷酸序列分析和蛋白进化分析。结果显示:4条片段大小依次为1 395,1 395,1 389,1 536 bp。其中,Bn GPDH4翻译成氨基酸时序列中间出现终止密码子,不能合成有效蛋白。3个Bn GPDH蛋白的氨基酸数目为464,464和462个,理论分子量为51.584 4~51.829 7 k Da,二级结构α螺旋和无规则卷曲所占比例在42%左右,其次是延伸链所占比例约为15%。三者的跨膜结构总体来说是相同的。3个蛋白都由保守结构Gps A、NADB_Rossmann superfamily和NAD_Gly3P_dh_C superfamily组成,属于GPDH超基因家族。同源建模分析表明3个蛋白均能适用甘油3磷酸脱氢酶(Glycerol-3-phosphate dehydrogenase,GPDH)模型。对其进行亚细胞定位预测在细胞质膜的概率为79.0%。从序列分析、核苷酸聚类、理化性质预测、二级、三级结构预测、亚细胞定位预测、氨基酸聚类分析得出结论,它们具有GPDH基因家族的特征,为甘蓝型油菜GPDH基因家族中的成员。     

甘蓝型油菜脯氨酸合成相关同源基因的进化和差异表达分析

以异源四倍体甘蓝型油菜(Brassica napus)及其二倍体祖先白菜(B.rapa)和甘蓝(B.oleracea)为对象,研究了脯氨酸合成途径关键酶基因P5CS和OAT的进化命运以及各自不同祖先来源的同源基因的差异表达情况。序列比对和进化分析表明,甘蓝型油菜中P5CS基因和OAT基因和其二倍体祖先的相对应基因高度同源;进化上,和二倍体亲本相比甘蓝型油菜P5CS2基因发生了1个拷贝的丢失,而OAT基因没有基因丢失现象;半定量RT-PCR结果表明,甘蓝型油菜中来自二倍体亲本白菜和甘蓝的P5CS2和OAT同源基因在所有检测器官中均表达,没有发生基因沉默;但是它们可能发生了亚功能化,不同祖先来源的2个P5CS2同源基因存在较弱的偏向性表达,不同器官的同源基因表达模式稍有不同;而OAT基因明显偏向于表达来自于甘蓝祖先的同源基因,OAT的2个同源基因的不同器官表达模式基本一致;盐胁迫处理后,来自于甘蓝的BnaC.P5CS1.d表达量显著高于来自于白菜的Bna A.P5CS1.a,表明盐处理条件下甘蓝型油菜偏向性表达BnaC.P5CS1.d。甘蓝型油菜的脯氨酸合成基因Bna A.P5CS1.a、BnaC.P5CS1.d及Bna A.P5CS2.a、BnaC.P5CS2.c的盐诱导表达模式均基本保持了亲本来源基因的特征。以上结果表明,与二倍体祖先相比,甘蓝型油菜中脯氨酸合成基因序列和表达模式均存在高度保守性,这可能说明了脯氨酸积累在进化上对植物的有利性。     

利用DH和IF2群体检测甘蓝型油菜株高相关性状QTL

株高是油菜重要的农艺性状之一。以油菜品种Express、SWU07构建的包含261个株系的DH群体和由其构建的包含234个株系的IF₂群体为材料, 分析2年环境下株高及其相关性状QTL表明, 在2个群体的各年份环境中总共检测到41个株高及其相关性状QTL, 分布于甘蓝型油菜的13条染色体上, 其中9个与株高相关的QTL, 分布于A02、A09、C01、C02和C06连锁群, 分别揭示了3.85%~13.34%的表型变异, 15个与主花序长度相关的QTL, 分布于A01、A02、A05、A08、A09、C01、C03和C05连锁群, 分别揭示了3.82%~9.52%的表型变异; 11个与第1分枝高度相关的QTL, 分布于A01、A03、A09、C01和C03连锁群, 分别揭示了4.01%~16.54%的表型变异; 4个与分枝区段长相关的QTL, 分布于甘蓝型油菜的A07、A09、C03和C04连锁群, 揭示了4.79%~8.10%的表型变异; 2个与平均节间长相关的QTL, 分布于A07和C05连锁群, 分别揭示了4.29%~6.04%的表型变异。其中5个QTL在不同年份环境或不同群体中被重复检测到。这些QTL为油菜株高的遗传改良提供了有用的信息。     

基于QTL和转录组测序鉴定甘蓝型油菜耐旱候选基因

干旱胁迫严重限制了甘蓝型油菜种植面积的扩大和产量的提升。耐旱性是由多基因控制的复杂数量性状,将QTL定位与转录组测序相结合,是鉴定甘蓝型油菜耐旱候选基因的有效手段。本研究对甘蓝型油菜干旱敏感品系三六矮和耐旱品系科里纳-2构建的F_2:6和F_2:8重组自交系群体幼苗进行正常灌溉和干旱胁迫处理,测定地上部鲜重、地上部干重、叶片相对含水量、丙二醛和可溶性糖含量,利用SSR和SNP多态性分子标记构建遗传连锁图谱,鉴定耐旱相关QTL和候选区间,结合耐旱材料No11和干旱敏感材料No28的转录组测序,筛选耐旱相关候选基因。研究结果表明:干旱胁迫使甘蓝型油菜幼苗地上部鲜重、地上部干重和叶片相对含水量下降,使叶片丙二醛和可溶性糖含量上升;耐旱相关QTL和候选区间分布于A01、A02、A06、A08、A09、A10、C02、C03、C04、C06和C09染色体;对耐旱材料和干旱敏感材料正常灌溉、干旱24 h、36 h和48 h进行转录组分析,主要差异表达基因显著富集到光合作用、脂肪酸代谢、氨基酸代谢、植物激素信号转导、核糖体、昼夜节律及角质、木栓素和蜡质的生物合...     

甘蓝型油菜耐盐和耐旱相关性状的QTL分析

盐胁迫和干旱胁迫是非生物胁迫中影响作物产量的重要因素,检测与耐盐和耐旱相关的QTL,可为抗逆油菜品种的选育提供理论依据。本研究利用德国冬性甘蓝型油菜Express和中国半冬性甘蓝型油菜SWU07为亲本构建的包含261个株系的双单倍体(doubled haploid,DH)群体,分别以1.2%NaCl溶液和20%PEG-6000溶液作为培养液模拟盐胁迫和干旱胁迫,去离子水为对照,对2个亲本和DH群体进行发芽试验。播种后7 d测定幼苗根长、鲜重及发芽率,计算各性状在盐胁迫和干旱胁迫下的相对值,并作为评价耐盐和耐旱的指标。根据已构建的遗传连锁图谱进行QTL定位。盐胁迫下,在3次重复中共检测到与盐胁迫相关的QTL 12个,分布在A02、A03、A05、A09、C01和C09染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.61%~10.59%,其中5个QTL在不同的重复中被检测到。干旱胁迫下,共检测到与干旱胁迫相关的QTL 9个,分布在A01、A02、A03、A05、A09、A10和C03染色体上,单个QTL可解释的表型变异为3.94%~12.90%,其中2个QTL在不同的重复中被检测到。此外,在A02和A03染色体上检测到与2种胁迫都相关的相互交叠的QTL。这些结果可为油菜耐盐和耐旱性改良提供更多遗传信息。     

甘蓝型油菜SUMO蛋白家族成员鉴定及Bna.SUMO1.C08基因的功能研究

蛋白翻译后修饰对蛋白的功能非常重要。SUMO化修饰就是一种非常重要的蛋白翻译后修饰,它对植物生长发育的关键过程有很大的影响。甘蓝型油菜作为重要的油料和经济作物在SUMO化修饰方面却鲜有报道。为弥补这一空白,本研究对甘蓝型油菜中的SUMO化修饰进行了探究。首先通过生物信息学方法在甘蓝型油菜中鉴定到31个SUMO蛋白成员,分为3类:“典型”群组、“非典型”群组和SUMO-V。然后对甘蓝型油菜中AtSUMO1基因的同源基因Bna.SUMO1.C08进行表达模式分析,发现该基因在根、叶和角果中表达比较高。亚细胞定位结果发现,Bna.SUMO1.C08蛋白定位于细胞核和内质网中。最后在甘蓝型油菜中过表达Bna.SUMO1.C08基因发现其能够增强植株对PEG胁迫的抵抗能力。本研究为后续甘蓝型油菜中SUMO化修饰的研究奠定了一定的基础。     

转录组结合区域关联分析挖掘油菜含油量积累的候选基因

油菜(Brassica napus L.)是中国食用植物油的主要来源,提高种子含油量是增加菜籽油供应最为有效的方法。本研究利用4个油菜自交系授粉后25 d、35 d、45 d的种子转录组数据分析,筛选出43个与油脂合成相关基因,其中33个基因持续上调表达, 10个基因持续下调表达,主要基因包括BnLEC1、BnABI5、BnOLEO4和BnOBAP1a等。同时,结合50份半冬性甘蓝型油菜重测序数据,检测到与含油量显著相关3个SNP、9个SNP分别定位到BnOBAP1a-A10和BnABI5-A05,其中BnOBAP1a-A10＿Hap1对应材料含油量显著高于Hap2, BnABI5-A05＿Hap1对应材料含油量显著高于Hap3。此外,利用WGCNA构建基因共表达网络发现, BnOBAP1a与BnABI5通过3个转录因子LEC1、HMGB3、HTA11间接相连,形成了潜在调控的分子网络,影响种子油脂积累。这些结果有利于我们开发单体型功能标记进一步提高油菜籽含油量。     

甘蓝型油菜烷羟化酶基因MAH1的克隆与表达分析

在植物蜡质合成途径中,中链烷烃羟化酶(mid-chain alkane hydroxylase,MAH)催化烷烃羟基化形成二级醇,进一步氧化为酮。本研究以拟南芥P450依赖性酶CYP96A15/MAH1基因为探针,采用电子克隆与RT-PCR技术,获得2个甘蓝型油菜MAH1的全长编码区序列,分别命名为BnMAH1-1和BnMAH1-2(Gen Bank登录号分别为KT795344和KT795345)。二者ORF长度均为1491 bp,无内含子,核苷酸与氨基酸序列分别有92.4%与90.9%的一致性。根据编码区预测的BnMAH1-1和BnMAH1-2前体蛋白均为包含496个氨基酸残基的多肽链,具有典型的P450蛋白家族保守结构P415x R417x、K螺旋(E359xx R362)、C末端的血红素结合域(F436xx Gx Rx Cx G445)以及氧结合带保守区域(A/G)G309x(D/E)T312(T/S)。NCBI Blast N、氨基酸序列多重比对与系统学分析表明,两者与拟南芥MAH1/CYP96A15同源性最高。实时荧光定量PCR表明,BnMAH1-1与BnMAH1-2主要在甘蓝型油菜茎、叶、花、及角果中表达,其中在叶片中的表达量最高,在根系中的表达量很低,这与角质层蜡质主要沉积在植株地上部分相一致。BnMAH1-1和BnMAH1-2在无蜡粉材料茎、叶片中几乎不表达,表明蜡质的减少与MAH1的转录下调有关。BnMAH1-1与BnMAH1-2受SA、Me JA、ACC、ABA、Na Cl及干旱胁迫诱导表达,其中BnMAH1-1可能在水分胁迫响应中起主要作用。     

甘蓝型油菜BnABCG8基因的克隆及表达分析

甘蓝型油菜是重要的油料作物之一,随着对油脂需求的日益增加,高含油量油菜育种有着很重要的现实意义。本研究克隆了甘蓝型油菜BnABCG8基因,全长1 722 bp,编码573个氨基酸。通过生物信息学分析,发现BnABCG8蛋白是一类典型的半分子ABC转运蛋白,具有"NBD-TMD"排列的结构域特点。系统进化分析表明,BnABCG8与拟南芥ABCG(WBC)亚家族亲缘关系较近。半定量PCR以及荧光定量PCR发现,BnABCG8基因在甘蓝型油菜根、茎、叶、花以及长角果等不同部位均有表达,在长角果中表达量最高,意味着BnABCG8极有可能参与脂质的运输调控植物的生长发育。     

甘蓝型油菜BnFAD2基因的克隆、表达及功能分析

高油酸油具备较高的营养价值,在甘蓝型油菜中,脂肪酸去饱和酶基因(FAD2)是控制油酸含量的关键基因。本研究克隆了甘蓝型油菜A5、C5、A1连锁群上3个BnFAD2基因的全长cDNA序列,分别命名为BnFAD2-A5、BnFAD2-C5和BnFAD2-A1,各自编码384、384、136个氨基酸。分别使用TMHMM、Clust X软件分析FAD2基因的跨膜结构域和酶活中心表明,BnFAD2-A1不具备脱氢酶活性。采用酵母功能互补实验对4个基因(含已发表的BnFAD2-C1)进行功能验证,发现BnFAD2-A5和BnFAD2-C5基因去饱和能力接近,均大于BnFAD2-C1基因。采用qRT-PCR分析4个基因在甘蓝型油菜不同组织中的表达规律及血凝素标签法分析BnFAD2-C1、BnFAD2-A5和BnFAD2-C5的蛋白稳定性,表明BnFAD2-A5和BnFAD2-C5是影响油菜种子油酸积累的主效基因。     

甘蓝型油菜海藻糖磷酸合成酶(TPS)基因家族的生物信息学分析

海藻糖磷酸合成酶(TPS)在植物响应多种非生物胁迫及生物胁迫时起着重要的作用,但目前对甘蓝型油菜中TPS基因的了解甚少。本研究运用生物信息学方法在甘蓝型油菜基因组中筛选甘蓝型油菜TPS家族基因,对鉴定出的31个BnTPSs基因进行分子特征、蛋白特性、蛋白结构域、保守基序、顺式作用元件、KaKs、染色体定位、系统进化树构建等研究。系统发育分析表明,BnTPS家族分为Ⅰ和Ⅱ类,家族成员数明显比甘蓝、白菜和拟南芥中的TPS基因数多,不规则分布于染色体上。多数蛋白呈酸性,分别在N端和C端具有TPS和TPP结构域。顺式作用元件分析表明,TPS家族与植株抗逆境胁迫有关。KaKs分析表明,大多BnTPSs家族成员有多拷贝基因,基因在纯化选择压力下进化。本研究结果为进一步研究甘蓝型油菜TPS家族基因生物学功能尤其在响应逆境中的功能奠定理论基础。     

甘蓝型油菜PIN家族基因的鉴定与生物信息学分析

PIN家族基因是一类调控植物生长素极性运输的重要载体元件, PIN基因编码生长素输出蛋白, 介导生长素在植物体的运输, 然而在基因组较复杂的甘蓝型油菜中缺乏系统研究。本研究运用生物信息学方法在甘蓝型油菜全基因组数据库筛选甘蓝型油菜PIN家族基因, 对鉴定出的29个BnPINs基因开展拷贝数变异、分子特征、跨膜结构域、保守基序、染色体定位、系统进化树构建、PIN蛋白二级结构及三级结构预测等研究, 结合高通量转录组测序进行低氮胁迫下的转录水平分析。结果表明, 甘蓝型油菜PIN家族基因拷贝数明显多于拟南芥、甘蓝和白菜所具有的PIN家族基因数量; BnPINs蛋白多属于由碱性氨基酸组成的稳定蛋白, 含有保守的N末端结构域, 二级结构与拟南芥PIN蛋白相似; 系统进化选择能力分析表明, BnPINs基因与甘蓝和白菜PIN家族基因进化关系相近。转录组测序表明, BnPIN1s、BnPIN2s、BnPIN3s基因主要在甘蓝型油菜根部表达且受长期低氮(72 h)诱导, BnPIN6s和BnPIN8s基因主要在地上部表达, 低氮会抑制BnPIN6s表达。本研究结果为进一步研究甘蓝型油菜PIN家族基因生物学功能尤其是在响应低氮胁迫中的功能奠定基础, 为已知大量数据的其他物种家族基因生物信息学研究提供参考。     

甘蓝型油菜抗寒相关基因的QTL初步定位

低温是影响油菜生产和产量最重要的非生物逆境胁迫因子。为了阐明油菜抗寒性的遗传基础并定位相关的数量性状位点,利用甘蓝型油菜强抗寒GZ恢和弱抗寒10B杂交获得的147个F_2单株为定位群体、以双亲及F2∶3家系为辅助研究材料,利用SSR分子标记结合生理学指标及自然条件下抗寒性调查对抗寒基因QTL进行初步定位。结果表明:630对SSR引物中有160对在双亲间具有多态性,多态率25.40%;160对多态性引物中有102对在F_2群体中有多态性,多态率63.75%,102对多态性引物共检测出多态性位点229个。102个SSR标记构建连锁图,图谱总长974.70 c M,平均距离为5.70 c M。在自然越冬条件下,对F2及F2∶3家系的抗寒性及叶片相对电导率、组织相对含水量、SPAD值、丙二醛(MDA)含量进行测定,分析生理指标与抗寒性的相关性,结果呈显著或极显著相关,表明这些指标可以作为抗寒性评价的参考指标。共定位出5个与抗寒性相关的QTL位点,SPAD值与MDA含量2个指标之间检测到的QTL具有重叠区,这可能是由一因多效或基因紧密连锁引起,可以作为后续分析候选基因的1个热区。为进一步进行甘蓝型油菜抗寒性状相关基因的精细定位及克隆奠定了基础理论。     

芥菜种子颜色调控基因TT8的等位变异及其地理分布分析

在芸薹属植物中TT8基因是种子颜色的调控基因。异源四倍体芥菜TT8基因有2个拷贝,分别位于A09与B08染色体上。本研究针对不同拷贝设计特异引物,对749份芥菜进行扩增、测序或酶切检测,发现BjuA09.TT8和BjuB08.TT8各有7个和6个等位变异。与野生型相比, BjuA09.TT8.a1-a5和BjuB08.TT8.b1-b4等位基因都发生了大片段插入,而BjuA09.TT8.a6出现了删除,但BjuB08.TT8.b5仅在第7外显子处有1个碱基替换。使用Repeatmasker软件对等位基因序列与甘蓝型油菜注释库进行重复序列比对,发现BjuA09.TT8.a1-a4和BjuB08.TT8.b1-b4等位基因主要含有Ⅰ类转座子,少量为Ⅱ类转座子及Helitron类转座子插入。统计还发现, BjuA09.TT8.a4-BjuB08.TT8.b5单倍型为主要的黄籽单倍型,占所分析黄籽材料的89.49%(247/276),其次为BjuA09.TT8.a4-BjuB08.TT8.b3单倍型,占6.52%。地理分布分析结果显示,中国尤其是新疆芥菜黄籽突变等位基因频率显著高于世界其他地区...     

甘蓝型油菜BnCNGC基因家族鉴定及其在核盘菌侵染和PEG处理下的表达特性分析

CNGC是植物中普遍存在的环核苷酸门控通道,对植物的逆境响应有重要作用。系统分析甘蓝型油菜BnCNGC基因家族成员全基因组分布、结构、进化及其响应不同逆境胁迫的表达特性,对于阐明其生物学功能具有重要意义。本研究利用拟南芥和甘蓝CNGC蛋白保守结构域及特异基序氨基酸序列在全基因组水平鉴定了甘蓝型油菜BnCNGC家族成员,分析其基因结构、染色体定位、蛋白理化性质、蛋白保守结构域、系统进化及启动子顺式作用元件等。利用转录组数据,筛选甘蓝型油菜逆境响应候选BnCNGC成员,并采用实时荧光定量PCR分析其在核盘菌、PEG模拟干旱胁迫下的表达模式。结果显示,共鉴定到49个甘蓝型油菜BnCNGC成员,分布于除A08、C06的17对染色体上,含有5～10个内含子,其上游1500 bp包含大量逆境胁迫响应元件。BnCNGC家族成员编码的蛋白质含413～801个氨基酸,相对分子量(MW)范围47.62～110.58kD,等电点(pI)范围6.10～9.88。系统进化分析表明,BnCNGC分为Group Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ四类。转录组数据分析表明, BnCNGC9、BnCNGC27和BnCNGC48均参与逆境胁...     

转双价广谱抗病基因创造甘蓝型油菜抗菌核病新品种的研究

菌核病严重威胁着我国长江中下游地区甘蓝型油菜的生产，几乎每年都会导致甘蓝型油菜的大面积减产。来自于烟草的葡聚糖酶(Glucanase)基因，其编码产物能降解真菌的细胞壁结构成分一葡聚糖。来自于烟草的植物蛋白AP24则属于细胞程序性死亡(PCD)的诱导蛋白，对多种真菌具明显抑制作用。前期已成功地将这两个广谱抗病基因导入甘蓝型油菜，并且通过表型鉴定，在T0和T1代检测到了核盘菌抗性。本实验对转基因T2代和T3代甘蓝型油菜进行分子鉴定和田间抗病性鉴定。经过PCR分子鉴定，从14个转基因T3代甘蓝型油菜株系中筛选到4个外源基因已经纯合的株系。对株系GA02—2的RT—PCR鉴定则进一步证明外源广谱抗病基因在RNA水平上的大量表达。田间抗性鉴定主要利用苗期离体叶接种和成株期茎杆插签接种这两种方法。结果表明，T2代转基因株系中有5个株系表现为抗病基因初步纯合，5个株系表现为隐性纯合，12个株系处于分离当中，其中株系GA02—2的抗病性鉴定结果与RT—PCR鉴定的结果吻合。18个T3代转基因甘蓝型油菜株系中有7个株系表现为抗性纯合，3个株系剖现为隐性纯合，其余8个株系基本上仍在分离中，其中株系GA02—2—1的抗病性鉴定结果与前面的分子鉴定以及上代的抗病性鉴定完全吻合。综合分子鉴定和抗病性鉴定结果，筛选出抗病效果良好的转基因纯合株系应用于抗病育种。     

甘蓝型油菜BnGS3和BnGhd7的同源克隆及其与油菜产量相关性状的关系

甘蓝型油菜为异源四倍体, 基因组结构复杂, 而水稻基因组与油菜基因组具有一定的共线性。本研究利用水稻产量相关基因GS3和Ghd7序列信息, 通过同源克隆方法, 获得了甘蓝型油菜的同源基因BnGS3和BnGhd7。BnGS3有6个外显子, ORF全长666 bp, 编码222个氨基酸。BnGS3蛋白具有水稻GS3四个保守结构域中的VWF结构, 属于A型。BnGhd7含有1个外显子, ORF全长1014 bp, 编码337个氨基酸。BnGhd7蛋白具有N端的B-Box和C端的CCT两个重要的结构域。BnGS3和BnGhd7分别位于A2和A10连锁群, 比较测序得到BnGS3的多态性标记brgs-16及BnGhd7的多态性标记brghd-3和ghd7-7, 其中brghd-3与千粒重(P < 0.05)、ghd7-7与株高(P < 0.01)正相关, ghd7-7与开花期负相关(P < 0.05)。上述结果表明, 利用水稻功能基因序列信息克隆甘蓝型油菜的同源基因是可行的, 为油菜功能基因研究提供了一种有效途径。