一个甘蓝型油菜闭花授粉位点 BnC03CL研究

Researches on plant cleistogamy are of significance in uncovering mysteries in crop yield trait formation, pollination control system and flower developmental biology. In our previous works, we found a new dominant cleistogamous locus BnC03CL positioned on C03 chromosome within an interval of 83 kb in size in Brassica napus that is an often cross-pollinated crop with chasmogamous flowers. Present works will be focused on researches on the morphological, physiological properties of the BnC03CL near isogenic lines, and fine mapping and cloning the cleistogamous gene to reveal the roles played by the cleistogamous gene in flower development process with aid of molecular experimental techniques.

闭花授粉性状可帮助作物实现自交，在作物产量形成、授粉控制和花发育生物学等方面研究上具有重要意义。前期研究中，本课题组利用新发现的甘蓝型油菜单显性位点控制（BnC03CL）的闭花性状种质，创建了稳定的近等基因系，并将闭花位点定位在C03染色体上的一个83 kb区间内。本研究拟在已有工作基础上，精细定位闭花性状位点，图位克隆闭花授粉基因，并从形态学、生理学、分子生物学等角度，研究闭花授粉性状的形成、分子调控网络以及闭花性状相关基因功能。

利用新发现的油菜闭花授粉种质，研究了该种质闭花性状遗传、控制位点以及性状形成的分子机制。结果表明，该闭花授粉性状受单个显性孟德尔因子控制。用不断开发分子标记的方法，将因子精细定位在油菜C03染色体上。该定位区间内含13个功能基因，其基因编码序列在闭花和开花系间没有差异。定位区间的基因组序列克隆和生物信息学分析表明，定位区间里有一个29.8 kb序列倒位。该倒位由MITE介导，倒位致使断点处基因启动子序列发生改变，进而改变了基因表达模式，从而造成了闭花授粉性状。基于倒位断点上的2个基因序列和其启动子序列，开展了遗传转化、表达模式检测、酵母双杂交、双分子荧光、转录组等一系列实验，研究结果说明了该闭花性状形成的机理。研究为闭花授粉种质的利用和创建提供了基础。