甘蓝型油菜BnFLC.A3b基因开花调控机理研究

Rapeseed is one of the most important oil crops in China, and flowering time is the important trait influencing seed yield traits. Therefore, it's important to discovering the mechanism of flowering time to cultivate suitable rapeseed varieties in different ecological areas. In previous studies, the key gene family BnFLC has been found playing important roles in controlling the flowering time in B. napus. One of the paralogue, BnFLC.A3b was the candidate gene of one of the major effect QTL of flowering time, and has special characters of insertion and gene expression pattern. In this project, genetic, epigenetic methods, combined with new sequencing technology will be used to do further analysis. Transgenetic and gene expression experiments will be done to analyze the actual factor which could response the vernalization; Chip analysis will be done to analyze the histone modification; meanwhile, the Chip-seq technology will be used to discover the mechanism of the trans- factors of BnFLC.A3b. The aim of this aspect is to dissect the molecular mechanism for controlling flowering time and other developmental issues in rapeseed.The research results will help us to understand more clearly about the flowering time network in B. napus, and provide the theory which help to cultivar the appropriate varieties in different environments.

油菜是我国最重要的油料作物之一，研究油菜开花的冬、春性调控机理，对于培育出适宜不同生态区而开花时间各异的油菜品种有重要意义。本课题在前期的研究中发现了BnFLC家族基因对于油菜的冬、春性分化起着重要作用，其中一个拷贝BnFLC.A3b为其中一个主效QTL位点的候选基因，并且具有其独特的插入模式和基因表达特征。本课题拟利用遗传学、表观遗传学和基因组学手段进行分析：通过转基因技术、基因表达技术来解析BnFLC.A3b对于春化的响应度及其确定的响应因子；通过Chip-PCR实验来揭示组蛋白水平影响BnFLC.A3b表达的原因；同时结合新一代solexa测序技术进行chip-seq测序，从BnFLC.A3b作为反式作用因子作用的角度来对BnFLC.A3b响应春化而调控油菜开花和其他发育途径的分子机理进行解析。研究结果将使我们进一步了解油菜开花调控网络机制，为培育适合不同环境的品种奠定理论基础。

研究冬油菜开花的表观遗传调控机理，对于进一步了解春化促进油菜开花过程的分子机理具有重要意义。本项目主要以春化处理前、后的甘蓝型冬油菜品种Tapidor为实验材料，对甘蓝型油菜ChIP实验技术进行了探索；并利用H3K27me3抗体，结合ChIP-seq、RNA-seq和生物信息学分析等方法，对春化前、后Tapidor全基因组组蛋白H3K27me3修饰变化及差异表达基因进行了分析。分析了甘蓝型油菜春化基因BnFLC.A3b对春化的响应、表观修饰对其春化前后表达的影响。主要研究结果如下：.1.确定了甘蓝型油菜ChIP实验的实验流程和具体参数。.2.对Tapidor春化前后全基因组组蛋白修饰进行了分析。ChIP-seq分析结果表明与春化前相比，春化后的全基因组H3K27me3修饰大幅度上调。这些修饰区域主要分布在基因间隔区和启动子区域，并且在TSS区域上的分布差异明显。同时对所得到的peaks进行基因注释，注释结果表明Tapidor春化前、后有H3K27me3修饰的基因数目分别为513和3146个，所含peaks分别占总peak数目的0.5%和3.1%，其中共同修饰的基因数目为245个。其中BnFLC基因所有拷贝均表现出组蛋白甲基化修饰。 .3.RNA-seq分析结果表明测得序列标签mapping到参考序列上的效率均大于90%，差异基因表达分析则表明与春化前相比，春化后共有6947个差异表达基因，其中上调基因3382个，下调基因3565个。所有的FLC基因表现出下调表达趋势， BnFLC.A3b受春化影响表达量最大。.4.ChIP-seq与RNA-seq相结合对春化过程中基因的组蛋白H3K27me3修饰变化及表达差异分析表明：与春化前相比，春化后有H3K27me3修饰peaks的表达差异基因共有399个，其中上调基因62个，下调基因337个，百分比分别为84.46%和15.54%。春化过程中FLC基因表达受到H3K27me3的抑制，表现为下调，但是其它春化途径中重要基因的H3K27me3修饰变化不明显。BnFLC.A3b表现出受组蛋白甲基化修饰。.本项目基本按原定的实验思路进行，取得了较理想的研究成果，已发表两篇相关研究结果的SCI论文。