芸薹属蔬菜作物绿体春化的分子遗传机制解析
批准号:
32072593
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
武剑
依托单位:
学科分类:
蔬菜与瓜果生长发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
武剑
中文摘要
芸薹属作物包含白菜和甘蓝等重要的蔬菜作物。两年生的芸薹属蔬菜需要经历低温春化才能开花。在芸薹属作物中,白菜、芥菜,甘蓝型油菜等均为种子春化,而甘蓝则为绿体春化。阐明甘蓝的绿体春化遗传机制和分子机制对于有针对性的改良芸薹属作物抽薹特性具有重要价值。本项目通过甘蓝和白菜杂交合成异源四倍体材料,从一个F3后代中获得了绿体春化和种子春化分离的独特材料。在此基础上项目拟进行绿体春化和种子春化F4单株的比较测序,确定两种不同单株A和C基因组之间的同源重组片段;构建F2分离群体,进行绿体春化的遗传规律分析及基因的遗传定位;使用不同春化特性的合成异源四倍体材料,对不同年龄阶段和春化过程进行基因和miRNA表达分析,阐明年龄路径和春化路径关键基因表达调控规律,并通过target mimicry技术确定miR156和miR172在绿体春化中的功能。本研究将为阐明芸薹属绿体春化的分子遗传机制提供重要依据。
英文摘要
Brassica family includes important vegetable crops, such as Chinese cabbage and cabbage. Within Brassica family, B. rapa, B. juncea, B. napus are seed-vernalization crops, while B. oleracea is plant-vernalization one. This project aims to dissect the mechanisms controlling age-dependent vernalization response in Brassica family. We have generated allotetraploid from crossing between Chinese cabbage and cabbage. The F4 progenies from one F3 showed segregation on age-dependent vernalization. The genetics of age-dependent vernalization response will be analyzed by re-sequencing two types individuals and BSA-seq for an F2 segregation population by crossing the two types F4 progenies. In addition, the expression levels of candidate genes and miRNA involved in age and vernalization pathways will be analyzed during the growth and cold treatment procedure of allotetraploid plants. Regulation by miR156 and miR172 in age-dependent vernalization will also be analyzed using target mimicry. The results from this project will provide information for the molecular genetic mechanisms of plant vernalization in Brassica
甘蓝(Brassica oleracea)是一年生或二年生植物,二年生类型需要通过一段持续的低温阶段-即春化阶段才能开花。芸薹属(Brassica)U三角除甘蓝之外的其他2个二倍体种及3个异源四倍体种均为种子春化型,即在萌动的种子阶段就可以感受低温,完成春化;而甘蓝则需要植株生长到一定大小经历低温才能够开花。关于甘蓝绿体春化特性的形成机制至今尚未见报道。本项目围绕甘蓝和白菜 (Brassica rapa) 的春化特性展开,系统探究了绿体春化和种子春化的遗传规律,关键基因表达调控网络及表观遗传机制。研究发现人工异源四倍体自交与杂交后代均表现为种子春化型,基因组不稳定,表明其不适用于遗传分析,为后续研究提供材料筛选依据。在甘蓝中鉴定到株龄相关的差异表达基因(如上调基因BoSPL3.3、BoAGL19.3,下调基因BoTOE2.1),并发现春化处理显著抑制更多基因(515下调 vs. 355上调)。跨物种比较显示,FLC基因在四倍体中表达极低,而在亲本中维持高表达,提示其通过春化路径和年龄路径双重调控开花。CUT&Tag分析揭示白菜与甘蓝FLC基因的组蛋白修饰差异:白菜中H3K27me3在春化后升高、开花诱导后降低,而甘蓝中H3K27me3持续高表达,H3K36me3动态变化显著,表明物种间表观调控路径分化。成功编辑甘蓝BoSPL15基因(敲除与过表达),预期其表型将为其参与绿体春化调控提供更多依据。项目研究结果为十字花科作物开花调控提供了关键基因靶点(如FLC、SPL15)及表观调控新视角,并为多倍体春化机制解析奠定理论基础。
白菜BrFLC1和BrFLC2互作对开花路径基因表达的影响
-
批准号:31272179
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:70.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:武剑
-
依托单位:
白菜四个FLC位点的互作对开花时间的影响
-
批准号:30800753
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:18.0万元
-
批准年份:2008
-
负责人:武剑
-
依托单位:
国内基金
海外基金