大白菜桔红心形成的分子遗传机制研究

在桔红心大白菜中，单隐性位点or控制了球叶内类胡萝卜素的大量积累，其含量是普通大白菜的6倍以上，使叶球呈现桔红色，显著提升了大白菜的品质和保健功能，受到消费者的普遍关注。目前，桔红心白菜已成为高营养大白菜的主要品种类型。本项研究将以类胡萝卜素合成相关基因为候选基因，利用SNP分型技术进行基因遗传定位，发掘与桔红心or位点共分离的类胡萝卜素合成结构基因；采用双亲基因组重测序获得的遗传变异信息，发展or位点所在区间的SNP和InDel等分子标记，利用BC1大群体进行or精细定位与图位克隆研究；最终获得调控桔红心形成的基因全长，并采用过表达的方法进行候选基因功能验证。该项研究结果将为大白菜桔红心性状的分子育种奠定基础，为高营养品质育种提供理论指导。

橘红心大白菜因为其良好的外观和营养品质而深受广大消费者的喜爱。前人结果显示大白菜橘红心性状由隐性单基因 or 控制。本研究利用白心大白菜91-112×桔红心大白菜T12-19构建的BC1分离群体，对大白菜橘红心性状进行基因精细定位研究。根据亲本重测序结果及大白菜基因组序列发展分子标记筛选得到了 11对与or基因紧密连锁的 Indel及SNP 标记，将该基因定位到大白菜A09染色体上SNP1和SNP2分子标记之间，该区间物理大小为9.47kb，仅有一个候选基因Bra031539；利用其基因组序列开发出的bra031539-h2标记，在BC1群体中与or基因表现为共分离。进一步BAC测序显示，橘红心材料突变体Bra031539基因的启动子区域有90bp碱基的缺失，在其3’端有501bp碱基的插入；real-time PCR和GUS染色结果显示启动子区域90bp碱基的缺失导致橘红心白菜中bra031539表达量的下降。利用转基因和原核表达蛋白进行功能验证显示，3’端501bp碱基的插入是造成Bra031539蛋白功能失活的关键原因。此外，我们还证明光照能够促进Bra031539和其它类胡萝卜素合成基因的表达从而激活类胡萝卜素类物质合成。