绿豆开花传粉突变基因cha的功能分析及在育种中的利用

Mungbean (Vigna radiata L.) is a cleistogamous plant, which prevents yield improvements through heterosis. We previously generated a chasmogamous mutant (CM) mungbean, and conducted fine-mapping of the chasmogamous gene and an important candidate gene which encodes YUCCA-like protein was found. YUCCA family is responsible to Bio-synthesis of IAA and development of flora organs. Based on this result, we propose to deepen the understanding of cha. Function of candidate gene controlling chasmogamous flower will be verified by genetic transformation. Molecular mechanism and metabolic pathway of cha controlling chasmogamous flower will be explored. Molecular makers of Cha will be designed, and new elite mungbean lines with the characteristic of chasmogamy will be selected in backcross populations. Our result will further clarify the molecular mechanism of flower development of legume crops, and also build the foundation of increasing yield of mungbean by heterosis.

绿豆（Vigna radiate L.）是自花传粉作物，不利于杂种优势的利用。本课题组前期通过对绿豆品种V1197进行辐射诱变，发现一个开花传粉绿豆突变体（命名为CM），对控制开花传粉的基因cha进行了精细定位并且发现定位区间内有一个编码YUCCA蛋白的候选基因。有研究指出YUCCA家族与生长素IAA生物合成和花器官发育有关。本项目计划对Cha开展进一步的研究，通过遗传转化验证候选基因控制开花传粉的功能，并且深入探讨该基因的分子生物学机理和控制开花传粉的代谢途径。本项目将对控制开张传粉的基因进行链锁分子标记设计，并且通过与其他绿豆品种回交选育得到有开花传粉特征的优良绿豆品系。本项目的结果将会进一步阐明豆类作物的花器官发育的分子遗传机理，为绿豆的杂种优势利用打下基础。

绿豆（Vigna radiate L.）是自花传粉作物，不利于杂种优势的利用。本项目对前期发现的一个控制绿豆开花传粉的突变基因VrYUCCA4b(Cha)及该基因的家族基因进行研究，主要发现有：1）在绿豆的绿豆基因组中发现了 12 个VrYUCCA 基因。2）通过表达模式分析发现，包括 VrYUCCA4b（Cha）在内的5个YUCCA基因在花器官中的表达水平较高。另外，实验结果表明绿豆的VrYUCCA 基因家族中既存在功能冗余亦存在功能上的分歧。3）通过分析绿豆YUCCA家族蛋白的生物活性，发现所有 12 种 VrYUCCA 在IAA合成路径中都可以催化 IPA 产生 IAA。4）对拟南芥yuc1yuc4突变体转入VrYUCCA4b(Cha)，发现该基因能部分互补该突变体花瓣发育的缺陷的表型。5）通过分子标记选择和聚合育种，筛选得到同时具有开花传粉和雄性不育特征的绿豆双基因突变体，为绿豆杂交制种可行方案的进一步研究打下基础。本项目的研究结果一方面有助与进一步深入了解YUCCA家族基因参于植物器官发育的模式，另一方法为开展绿豆杂交种制种的工作打下基础。项目在研期间发表研究论文6篇，其中3篇以本项目为第一标注。