红花甘蓝型油菜花色相关基因的定位和克隆

Rapeseed is a kind of multifunctional crop, such as oil, sightseeing, vegetable, feed, green manure and so on. In recent years, rapeseed, as sightseeing plant, has become an important driving force for some areas to promote economic development because of its strong shock force when a large area is planted, high ornamental value and relatively long flowering period. However, a single flower color causes the aesthetic fatigue of tourists, which affects the continuous development of the "cauliflower economy". This project aims to establish the F2 population derived from the F1 hybridization between rare red rapeseed and common yellow rapeseed, and preliminarily map red-related QTL of by building extreme-color DNA-mixed pools and then adopting high-throughput sequencing means. Moreover, developing new markers and adding the marker density, fine mapping is assayed to identify candidate genes. Combined with the determination of color components of parents, transcriptome sequencing and Gene Ontology, objective genes are determined and cloned. The overexpression and inhibition expression vectors are separately constructed to perform genetic transformation and verify gene function. Cloning and functional analysis of color genes related to red flower provide theoretical basis and technical support for the creation and application of flower color of Brassica napus, which is of great significance for promoting the development of new varieties of sightseeing rapeseed.

油菜是一种油用、观光、蔬菜、饲料、绿肥等多功能利用作物。近年来，油菜作为观光型植物，成片种植震撼力强，观赏价值高，花期较长，已经成为推动某些地方经济发展的一个重要动力。然而，花色单一造成了游客审美疲劳，影响了“菜花经济”的持续发展。本项目拟通过稀有的红花与普通的黄花甘蓝型油菜材料之间杂交建立F2群体，利用极端花色单株建立DNA混合池和采用高通量测序的方法，对红花花色相关的QTL进行初步定位。然后开发和加密标记，精细定位，确定候选基因。同时结合亲本花色成分测定结果，转录组测序分析和基因功能注释，确定和克隆目标基因。再分别构建超表达和抑制表达载体，遗传转化和验证基因功能。红花花色相关基因的克隆和功能分析为甘蓝型油菜花色的新材料创制和应用提供了坚实的理论基础和技术支持，对推动观光型油菜的新品种选育具有重要意义。

近年来，油菜作为观光型植物，花色单一造成了游客审美疲劳，严重影响了“菜花经济”的持续发展。本项目通过红花与普通的黄花甘蓝型油菜材料之间杂交建立了F2群体，利用极端花色单株建立DNA混合池和采用高通量测序的方法，对红花花色相关的QTL进行初步定位。然后开发和加密标记，精细定位，确定候选基因并进行克隆。再分别构建超表达和抑制表达载体，遗传转化和验证基因功能。研究结果如下:（1）通过构建4个混池并进行全基因组重测序。获得5个QTL区段，分别位于A7染色体的20177747-21621382bp区段，C3染色体的19-20M和50-51M区段，C8染色体的1-4M和16-19M区段。（2）在5个候选区段上开发了13个紧密连锁的KASP遗传标记，位于A7染色体上的KASP引物分别为bn-2044、bn-2062、bn-2118、A7-206-3、A7-211-1和A7-211-2；位于C3染色体上的KASP引物分别为C3-261和C3-263-2；位于C8染色体上的KASP引物分别是C8-175、C8-215、C8-226、C8-258-2和C8-258-3。（3）根据比对结果得到的物理位置信息，最终将关键的QTL定位于甘蓝型油菜A7的21140986-21186265bp区间内，区间大小45Kb，检测其表型贡献率为29.8%，推断该QTL是控制甘蓝型油菜红花性状的主效QTL。（4）通过候选基因筛选发现在A7染色体上的候选区间内的基因LOC106353928在双亲之间存在明显的差异。红花材料亲本2比黄花材料亲本1以及参考基因序列在第一个外显子上游插入了一个19bp的序列。（5）将基候选因进行克隆，构建过表达载体和敲出载体进行遗传转化分析，目前已获得阳性单株，还未开花，未能观测到花期表型结果。本研究为甘蓝型油菜花色的新材料创制和应用提供了坚实的理论基础和技术支持，对推动观光型油菜的新品种选育具有重要意义。