甘蓝型油菜-诸葛菜红花附加系的花色遗传与利用

Rapeseed is an important oil and also tourism crop, for it produces the dense and yellow flowers. But rapeseed lacks germplasm of other flower colors except for the yellow and rare white flowers. Orychophrogmus violaceus O.E.Schulz (2n = 24) in Brassicaceae has large and purple flowers. From the backcrossing progenies of the somatic hybrids between Brassica napus and O. violaceus with B. napus, one B. napus-O. violaceus disomic addition line with one pair chromosomes of O. violaceus was obtained in our lab and showed the petals with both yellow and red colors. In this study, this addition line, parental B. napus, O. violaceus with purple and white flowers will be used for high-throughput transcriptome analysis and measurement of anthocyanin constituents in different petals, to determine the key transcription factors regulating anthocyanin synthesis and clarify the chemical pathways for the formation of petals with two colors in addition line and white flower in O. violaceus. Functional verification of the candidate genes will be proceeded and transgenic rapeseed with purple or red flowers will be obtained to promote the development of rapeseed flower tourism.

油菜既是重要的油料作物也是具有较高观赏价值的观光农作物。但油菜只产生黄或白色的花朵，缺乏其他花色的种质；芸薹科的诸葛菜则产生大的紫色花。本实验室通过甘蓝型油菜与诸葛菜的体细胞杂种与甘蓝型油菜连续回交，培育出的一个甘蓝型油菜—诸葛菜二体附加系（附加一对诸葛菜染色体）产生的花瓣同时表现黄色与红色。本项目利用该附加系、甘蓝型油菜亲本、天然紫花及白花诸葛菜为材料，进行高通量的转录组分析，同时测量花瓣中花青素成分，以确定调控花青素合成的关键影响因素和转录因子，并对这些基因进行功能验证，进一步阐明芸薹科植物花瓣花青素合成通路，获得转基因的红花或紫花油菜，为油菜的花色改良及旅游业发展提供新材料。

油菜既是重要的油料作物也是具有较高观赏价值的观光农作物。但油菜只产生黄或白色的花朵，缺乏其他花色的种质；而芸薹科的诸葛菜则产生大的紫色花，且可能拥有一个或几个基因能改变油菜的花色。本实验室通过甘蓝型油菜与诸葛菜的体细胞杂种与甘蓝型油菜连续回交，培育出的一个甘蓝型油菜—诸葛菜二体附加系（附加一对诸葛菜染色体）产生的花瓣同时表现黄色与红色。本项目利用该附加系、甘蓝型油菜亲本、天然紫花及白花诸葛菜为材料，进行高通量的转录组分析，数据显示大多数花青素合成相关基因在附加系和紫花诸葛菜花瓣中上调表达。Clean reads的拼接组装及序列分析发现了在附加系中有一个拟南芥同源基因PAP2产生诸葛菜的转录本（OVPAP2），即附加系中附加的诸葛菜染色体携带PAP2基因，且在油菜花瓣中转录表达。CaMV35S启动子连接OVPAP2转化拟南芥后在多数器官中（包括花瓣）出现不同程度花青素的积累；但转化甘蓝型油菜后只产生了具有红色花药（而没有红色花瓣）的植株。而油菜花瓣特异性启动子XY355连接OvPAP2转化甘蓝型油菜后获得了同时具有红色花瓣和红色花药的植株。红黄花瓣花青素成分的代谢组分析显示红色花瓣富集了更高水平的花青素成分，且有一些是红色花瓣所特有的。本项目通过异源表达OVPAP2基因获得转基因的红花油菜，增加了其观赏价值，为油菜观光旅游业发展提供了新的材料基础；另外由于红色花瓣比黄色和白色花瓣对害虫的吸引力大大降低，所以红花甘蓝型油菜的产生为油菜虫害防御管理提供了更多更好的策略。