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大白菜—甘蓝易位系遗传变异规律及几个重要性状的基因鉴定及其调控机制研究

批准号:
31930098
项目类别:
重点项目
资助金额:
306.0 万元
负责人:
申书兴
依托单位:
学科分类:
蔬菜、瓜果种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
申书兴

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
该申报项目是在创制了大量特色大白菜—甘蓝易位系的基础上,充分发挥大白菜基因组背景下,甘蓝基因组序列高精度鉴定的生物信息分析的技术优势,从全基因组水平,精准分析易位系中添加的外源甘蓝染色体片段,及其插入到大白菜基因组中的位置,阐明受体大白菜基因组的遗传和表观遗传变异分布模式和规律,分析这些变异与性状的关联及其作用,探索基于大白菜与甘蓝的种间杂交创制易位系的机制与规律。为人工培育蔬菜的重要新物种、新品种提供新的、更完善的科学依据。针对易位系性状变异的3类不同情况,对大白菜复杂性状-叶球抱合方式,易位系产生的新性状-根膨大,和易位系产生的大白菜所不具备的甘蓝特有的新性状-较高RAA含量,进行多角度(遗传、表观遗传),多层次(表型、组织细胞、代谢物质、DNA、RNA、蛋白、转基因验证)研究,全面、深入挖掘性状相关基因及其调控机制。为实现大白菜重要性状的分子设计育种,改良大白菜提供科学依据。
英文摘要
On the basis of creating a number of characteristic Chinese cabbage-cabbage translocation lines, to leverage the strengths of biological information analysis that genomes of Chinese cabbage and cabbage can be analyzed simultaneously, added alien cabbage chromosome segment and the inserted position in the Chinese cabbage genome will be accuratly analyzed. Patterns and rules of epigenetic and genetic variation in the genome of receptor Chinese cabbage will be show. Association and function will be analyzed between abovementioned variation and traits. The mechanism and rule of creating translocation lines based on interspecific hybridization between Chinese cabbage and cabbage can be explored. It provides a new and more perfect scientific basis for the artificial cultivation of important new species and new varieties in agriculture. For three different types of characteristics variation in translocation lines, complex trait-shape in top head, new trait - expanded root,and new traits specific to cabbage that Chinese cabbage does not possess - high RAA content will be studied from multiple perspectives (genetic and epigenetics) and from multiple levels (phenotype, tissue cells, metabolites, DNA, RNA, protein and transgenic verification),it is expected to make a breakthrough to fully and deeply explore the genes related to traits and their regulatory mechanisms. These results will provide scientific basis for molecular design breeding of important characters and improvement of Chinese cabbage.
染色体易位是迄今植物育种中应用最为传统也最富有成果的物种间基因转移方法。基于远缘杂交构建易位系能够促进种属间基因交流,产生新性状。在小麦、水稻和番茄等多种作物均有利用染色体易位实现新品种突破的报道,但基于大群体的易位系全基因组变异尚不清楚。本研究通过416份材料全基因组测序分析,并结合生物信息、分子生物学、细胞生物学等多领域技术手段,揭示了大白菜—甘蓝易位系的形成机制。鉴定分析大白菜—甘蓝易位系叶球抱合方式、GRA含量、根膨大关键基因及其调控机制。主要研究成果如下:.构建了高分辨率鉴定外源易位的技术体系;鉴定了416份易位系中渐渗的甘蓝基因组片段,发现替换形式在渐渗过程中占据主导作用,序列相似性是易位发生的主要动力。渐渗的外源片段主要长度在100-1000bp,且片段越长占比越少。82%的甘蓝易位是由于同源交换介导的,11%是由单链退火机制形成的,7%由末端连接生成。40%易位热点分布在基因body区,渐渗会影响基因表达。渐渗也会形成新基因,在3个易位系上分别鉴定到1417、1625、1670个融合基因;此外,种间渐渗可以打破种内的高连锁,为提高群体间的重组率提供了新的思路。.首次鉴定出BraOPS通过蛋白互作抑制BraBIN2的激酶活性。在结球初期,BraBIN2通过磷酸化调控BraBES1的蛋白含量,BraBES1负调控BraAS1 的表达,从而影响叶球的抱合方式。明确了易位系A-4自交后代不同时期和部位的RAA含量。结球初期高RAA组较低RAA组差异表达基因在硫苷的生物合成通路显著富集,高RAA组BraAOP2.1基因下调表达;易位系BraAOP2.1序列产生了明显的SNP或InDel变异。根部膨大主要为韧皮部增厚所致。淀粉和蔗糖代谢酶基因表达差异显著,共同调控膨大根中的淀粉合成和降解途径,促使膨大根中淀粉含量显著富集,可溶性糖含量显著降低;生长素、赤霉素和脱落酸信号途径中的差异基因影响膨大根的形成。鉴定并解析了根膨大关键基因BraPDG1基因功能。这些研究为芸薹属及其他物种易位系功能基因研究提供借鉴,也为大白菜叶球抱合方式、高有益硫苷及根膨大等性状育种提供基因资源。
添加结球甘蓝2号染色体片段的大白菜导入系创制及外源基因BoFLC3对大白菜的影响
  • 批准号:
    31572120
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    申书兴
  • 依托单位:
大白菜—结球甘蓝异源易位系的高效合成及分子细胞遗传学研究
  • 批准号:
    31171964
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    申书兴
  • 依托单位:
大白菜—结球甘蓝异附加系的合成及细胞分子遗传研究
  • 批准号:
    30871713
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    31.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    申书兴
  • 依托单位:
大白菜不同染色体的特异标记筛选和比较FISH物理作图研究
  • 批准号:
    30471182
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    申书兴
  • 依托单位:
国内基金
海外基金