油菜矮杆突变体M176的研究

Semi-dwarfing plant type may provide Brassica Napus with lodging resistance, and is undoubtedly beneficial to improvement of rapeseed yield. By EMS indeucement, a dwarf mutant pure accession has been obtained. Genetic analysis showed that the plant trait is controlled by a single gene with high heredity percentage.QTL analysis with more 750 SSR markers has mapped the dwarf gene at A9 linkage group. The dwarf trait can be overcame by spraying exogenous gibberellin (GA3),and the lowered gibberrellin content has been detected in mutants, indicating the mutant traits is caused by gibberrellin-deficient mutation.This work will further positionally clone the mutant gene by development of new marker with a large-sized population based on the genome sequences. The gene function for the dwarf trait will be demonstrated by transformation experiments with the mutant. Components of gibberellins in rapeseed stems will also be identified in the mutant and wild type. Furthermore, the expression of genes closely related to gibberrellin biosysynthesis will be characterized in the various oil rape organs by QPCR. All of these works will help elucidate the mechanism underlying the dwarfism. This research will provide very important gene resources and germplasm for rapeseed breeding. Also the reports will be summerized as 1-2 SCI papers. The results may also be patented.

半矮杆油菜具有抗倒伏性的特点，是调控油菜株型、提高产量的突破点。利用EMS诱变，获得了纯合矮杆突变体M176。研究表明该突变体株高性状受一对主基因控制，遗传率高；属赤霉素合成缺陷突变体；750对SSR引物的标记分析，将矮杆基因定位在A9染色体上。本研究通过图位克隆突变基因，并且通过遗传转化突变体，验证基因功能；还通过突变体与野生型的赤霉素组分分析、赤霉素合成关键基因表达分析，以及形态学分析等，阐明矮杆突变体的分子生物学机理。研究将为油菜遗传育种研究提供极为重要的基因资源和种质资源，为油菜赤霉素合成的分子生物学提供研究提供重要证据。预期发表SCI论文1-2篇，申报专利1-2项。

矮杆或者半矮杆油菜可增强抗倒伏性，减少病害发生；而且矮杆油菜具有收获指数较高、适合机械化等优点，因此相关研究受到普遍重视。虽然国内外已报导了一些矮杆油菜种质和基因资源，但挖掘油菜矮杆新种质和基因仍然具有重要意义。本研究采用形态学、遗传学、蛋白质学、分子生物学等方法，研究了矮杆种质M176。主要结论如下：.（1）形态学分析：M76矮杆突变体叶色深绿，下胚轴细胞较短，茎杆细胞较小。(中双11号×M176)的后代分离群体中，矮杆和高杆亚群体农艺性状比较分析表明，矮杆具有与高杆相近的单株产量潜力；.（2）精细定位：M176矮杆性状受单个显性位点控制，遗传率高。采用(中双11号×M176)BC1群体150个单株，并利用单核苷酸多态性标记（SNP），构建了饱和连锁图谱，含11650个SNP标记，连锁图谱总长度1869.95 cM，且将株高主效QTL定位在长度为1.4 cM的区间。进一步开发了SSR标记将定位区间缩小60 kb。还定位了其他5个农艺性状QTL。.（3）染色体区段分析和基因表达分析：研究中，发现定位区间基因组序列上存在90kb的gap，这妨碍了候选基因分析。以白菜基因组序列为参考，拼接得到了甘蓝型油菜序列，进而通过基因克隆、表达分析，确定了3个候选基因为候选基因。.（4）赤霉素等激素组分测定：突变体茎杆赤霉素总量高于野生型，但有3个组分低于野生型，此结果连同候选基因分析结果以及蛋白组学分析结果表明，该矮杆基因不是已知的控制赤霉素合成过程的基因。.（5）遗传转化：用3个候选基因，构建了11个过表达和干扰载体，作遗传转化实验，得到了大量转化体。定位区间上的油菜素内酯磺基转移酶基因转化实验结果表明，该基因不是该矮杆性状的目的基因；其他基因的遗传转化实验由于周期长，还在进一步完成。.研究开发矮杆性状的分子标记，精细定位了矮杆主效位点，开展了相关分子机理研究，为该矮杆种质利用提供了坚实的基础。研究中，发表了SCI论文1篇（Theor App Genet (2016) 129: 1479-1491），核心期刊论文2篇。