生菜紫色叶基因的遗传定位及MAGIC群体的前期构建

【摘要】花青素作为一种天然的植物色素,具有很高的保健作用。花青素的生物合成及调控基因在玉米、矮牵牛、拟南芥等植物中有较深入的研究,但是在生菜中的报道相对较少。为了定位克隆生菜中控制叶紫色性状的基因,本研究对紫色生菜和绿色油麦菜进行杂交构建了叶色分离的F2代群体。从F2群体中选取50株颜色最深的建立一个混合池–紫色池,50株绿色F2植株建立绿色池。对两个极端池的叶片样本进行RNA-seq测序,得到了两个约为4.0Gb的RNA-seq数据。对两个池的RNA-seq数据进行差异基因表达分析,并对两个极端池中等位基因频率差异进行鉴定分析,得到以下结论：1共得到166个差异表达基因,功能分析发现有6个基因参与花青素生物合成途径,其中查尔酮合成酶(CHS)成功地被开发成CAPS标记,花青素合成酶(ANS)为SCAR标记,F2群体连锁分析表明这两个基因不是控制生菜叶色差异的基因；其余四个合成途径基因二氢黄酮醇(DFR)、查尔酮异构酶(CHI)、类黄酮3-羟化酶(F3H)和花青素酰基转移酶(AT),在两个亲本中没有多态性。其它存在差异表达的基因可能是叶色差异控制基因、或者与叶色控制基因连锁的基因,也可能是叶色差异导致差异表达的基因(如光信号下游基因)。2对两个分离池RNA-seq数据分析发现三个染色体区域等位基因频率具有显著差异,推测这三个区域存在控制生菜叶色基因,分别命名为PurpleLettuceLeaf1(PLL1)、PurpleLettuceLeaf2(PLL2)和PurpleLettuceLeaf3(PLL3);其中PLL1和PLL2位于距5号染色体短臂末端400Mb和100Mb附近,第三个位点PLL3位于距9号染色体短臂末端60Mb附近；本研究以PLL2为研究对象,挑选PLL2为杂合,其它两个位点为纯合的F2植株,获得F2：3群体,表型分析发现F2：3群体中紫色：绿色=3：1,表现为单基因孟德尔分离比例。后续共播种约6000个F2：3种子,挑选其中的1372株绿色植株进行颜色控制基因的精细定位。成功地将PLL2定位于标记C5-89和C5-95之间,两个标记相隔～6Mb,遗传距离为～2.85cM。本研究为图位克隆该基因奠定了基础。3选取了41份生菜种质资源做杂交构建MAGIC群体,共得到24个不同的杂交组合的F1代,对F1代进行杂种鉴定并对选定F1杂种间进行杂交,为未来MAGIC群体构建奠定了基础。
【作者】岳贞；
【导师】匡汉晖；
【作者基本信息】华中农业大学，园艺学，2014，硕士
【关键词】生菜；花青素；第二代测序；混合分组分析法；遗传定位；关联分析；

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