以拟南芥为受体构建适用油菜功能基因组学研究的“FOX-Hunting”突变体库的可行性解析

国内外在油菜功能基因组学研究方面相对比较滞后，主要受制于缺乏可资利用的以T-DNA插入为基础的油菜突变体库。"FOX-Hunting system"为建立以拟南芥为受体的油菜突变体库提供了可能，但它能否真正适用于油菜功能基因组学研究还有两个基本的科学问题亟待解决：一是突变体库所包含的遗传信息量是否足够大；二是相同的基因是否可分别在油菜和拟南芥中产生相同的表现型。本研究以可在拟南芥中诱导表达油菜种子特异表达基因的"FOX-Hunting"T2代小型突变体库为代表，通过诱导表达揭示可导致转基因植株死亡或严重畸形的基因类型和比重，确定以往所建突变体库中有多少极其重要的遗传信息因使用组成型表达的启动子而被丢失；选可引起拟南芥表型改变的不同类型基因5-7个，经遗传转化、诱导表达、表型比较观察，以确定不同受体对同一基因表现形式的影响，确定以拟南芥为受体构建油菜突变体库用于油菜功能基因组学研究的可行性。

FOX-hunting突变体库近年来为拟南芥与水稻功能基因学研究提供了重要平台。与模式植物相比，用于油菜功能基因组学研究的平台，特别是在油菜突变体库的构建方面还比较落后。本研究以不同发育时期的油菜种子为材料，利用GATEWAY重组技术首先构建了一个油菜种子表达基因的cDNA文库，然后以此文库为基础构建可诱导表达油菜cDNA的植物表达载体库，并以农杆菌为介导遗传转化拟南芥，初步构建了一个包含约6,000个株系的可诱导表达油菜基因的拟南芥功能获得型突变体库。通过评估，认为该突变体库可用于油菜的功能基因组学研究，并从中筛选获得了一些有进一步研究价值的突变体，因此，相信它必将能为促进我国油菜功能基因组学研究发挥一定的积极作用，具体研究结论如下：.1、通过对所获得的油菜发育种子cDNA文库进行分析，确定了文库中全长非冗余基因所占比例为43.45%。.2、构建了可诱导表达油菜基因的植物双元表达载体库，通过遗传转化拟南芥，获得约6,000份独立的T1代拟南芥转基因系，完成对各转基因系的种子单独收获。.3、从上述获得T1代拟南芥转基因系中随机抽选了1,500份独立的转化子，并对其所转化的油菜cDNA通过PCR分离以序列测定，确定81.2%的转基因系为单拷贝插入，且其中全长非冗余基因的比例为36.58%。.4、对2,399份T2代转基因系重新进行播种、诱导表达及全生育期表型观察。从中筛选获得了25份经诱导表达后可出现肉眼表型变化的突变体，其中19份突变体表现为不同程度的早衰、2份为叶片变窄的突变体、2份为植株角果扭曲变黄的突变体、2份为植株矮小且抽薹晚的突变体植株。.5、建立了基因近红外分析仪的拟南芥种子含油量和脂肪酸组成成份的搞通量分析平台。.6、利用上述建立的含油量和脂肪酸组份分析平台，筛选了经诱导表达的T3代突变体至少3,000份，初步获得了10份含油量水平有显著变化的株系。.7、完成了上述突变体所转化油菜基因的分离与测序工作。部分相关突变体所对应的油菜基因的功能研究目前正在进行中。.总之，以拟南芥作为异源宿主构建可诱导表达油菜基因的功能获得型突变体库，可用于油菜功能基因组学的研究，为宝贵的材料资源。