课题基金 / 基金详情

控制菊花舌状花形态变异QTLs定位及关键基因功能分析

批准号:
32101580
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
宋雪彬
依托单位:
学科分类:
林木遗传育种
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋雪彬

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
花型是观赏植物最为重要的品质性状。菊花舌状花形态变异是影响菊花花型变异的重要因素,然而至今仍未解析该性状,限制了花型定向改良育种工作。申请人前期研究挖掘一个新性状——舌状花花冠筒基部合生程度(Corolla tube merged degree,CTMD),并发现该性状是影响菊花舌状花形态的关键性状,进而基于该性状构建了一张菊花高密度遗传图谱,在此基础上筛选得到了和CTMD性状相关的主效QTLs。本项目拟在此基础上,利用主效QTLs区域内的SNP标记在菊属基因组数据库进行比对分析,筛选并预测候选基因。进而对这些候选基因进行基因克隆和功能分析,挖掘影响舌状花形态的关键基因,初步解析菊花舌状花形态变异的遗传机制。这一研究将对菊花舌状花基本形态的形成机理展开深入研究,为菊花花型定向育种奠定基础。
英文摘要
Flower type is an important and extremely complicated trait of chrysanthemums. And the ray floret shape is the key factor affecting chrysanthemum flower type. However, few reports have clarified the inheritance of the complicated trait, which limits directive breeding for Flower-type improvement. Our previous research found that the corolla tube merged degree (CTMD) is a key factor affecting the ray floret shape of chrysanthemum, and according to the trait, a high-density genetic map of chrysanthemum was constructed and QTL analysis was performed. This project intends to screen the major QTLs related to CTMD traits based on the above research. The SNP markers in the main QTLs region were used to compare to the Chrysanthemum genome databases to screen and predict candidate genes. Furthermore, gene cloning and functional verification of these candidate genes are carried out to initially determine the key genes that affect CTMD traits. This research will conduct an in-depth study on the formation mechanism of the ray floret shape of chrysanthemum and lay the foundation for directional breeding of chrysanthemum flowers.
菊花(Chrysanthemum × morifolium Ramat.)作为重要的文化象征和全球花卉产业的支柱性经济作物,其舌状花形态的多样性是决定观赏价值与商业潜力的核心要素。其中,舌状花基部合生程度(Corolla tube merged degree,CTMD)是由主基因+多基因控制的复杂数量性状,是影响舌状花形态的重要性状,成为解析花器官发育机制和实现精准花型育种的关键切入点。通过高密度遗传图谱和QTL精细定位从菊花中筛选出并5个候选基因CmSAUR,CmSAUR77,CmNAP,CmMPO1以及CmTPR。对这5个基因在不同组织部位和CTMD中进行qRT-PCR分析发现,这5个基因在花中均有较高的表达量,且在不同CTMD中表达量均有差异。对其中3个基因在甘菊中进行进一步的功能验证发现,过表达CmSAUR能促进甘菊舌状花的花冠裂片伸长生长;过表达CmNAP使甘菊舌状花变短,CTMD增加;过表达CmMPO1促进甘菊舌状花CTMD增加,且增加舌状花数量。进而,对转基因甘菊和野生甘菊进行舌状花表皮细胞的观测,发现过表达CmSAUR甘菊舌状花上表皮细胞更长,细胞面积更大,且单位面积细胞数更少;过表达CmNAP甘菊舌状花上表皮细胞和下表皮细胞更短,细胞面积更小,且单位面积细胞数更多;过表达CmMPO1甘菊舌状花下表皮细胞更窄,细胞面积更小,且单位面积细胞数更多。以上结果进一步推测CmSAUR和CmNAP通过调节舌状花上表皮细胞大小来影响CTMD的变化,而CmMPO1通过调节下表皮细胞细胞分裂来调控CTMD的变化。总之,CmSAUR,CmNAP和 CmMPO1作为新型调控因子协同调控甘菊舌状花CTMD的变化。本研究首次鉴定出调控菊花舌状花形态的新基因,为后续进一步揭示了菊花舌状花形态发育的分子调控网络提供了很好的基础,也为菊花花型的定向遗传改良提供了重要的理论依据和创新性研究思路。
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