摘要
不结球白菜 [Brassica campestris (syn. Brassica rapa) ssp. chinensis]，是十字花科（Brassicaceae）芸薹属（Brassica）农业作物的典型代表，种质资源丰富，近年来栽植范围不断扩大，东南亚、日本、美国和一些欧洲国家也广泛引进，已逐渐成为世界范围内的蔬菜作物。根据不结球白菜物种花的结构和特性，已经培育出自交不亲和系及雄性不育两用系。花的发育是保证高产优质的基础，也是实现不结球白菜育种目标的关键环节。植物花发育的每个阶段都极其重要，从成花诱导到成花启动，再到花器官发育形成，复杂的基因调控网络将参与整个过程的基因串联在一起。为了更深入地了解和发掘不结球白菜花发育的分子作用机理，本研究从不结球白菜中分离鉴定出花器官ABCDE模型中的B基因代表BcAP3基因，分析了BcAP3基因的组织表达模式和亚细胞定位，且获得了转基因拟南芥植株，结合定量PCR试验研究其基因功能。同时，对转入不结球白菜BcFLC2基因的拟南芥进行转录组测序，进一步摸索BcFLC2关于花发育的调控机制。主要研究结果如下： 1. 采用同源克隆技术，从不结球白菜中分离到675 bp的BcAP3基因的cDNA全长，编码含有224个氨基酸的蛋白质，其分子量为26.4 kDa，等电点为8.43。多序列比对发现BcAP3蛋白在N末端1~60 氨基酸处具有高度保守的MADS结构域。亚细胞定位显示其在细胞核中表达，进一步表明BcAP3是一个核蛋白。分别在不结球白菜和拟南芥中分析BcAP3基因的功能。利用定量PCR检测BcAP3在不结球白菜早抽薹品种‘四九菜心’和晚抽薹品种‘苏州青’中的表达差异，结果显示其在早抽薹品种中的表达量要高于晚抽薹。同时，本研究还分析了BcAP3在不结球白菜‘四九菜心’的根、茎、叶和花组织中的表达模式，发现其在花中的表达水平比较高，在其他组织几乎不表达。利用蘸花法获得过表达BcAP3转基因拟南芥，观察发现转基因植株具有雄性不育的表型，雄蕊发育异常，花药壁增厚，花粉不脱落且活力极低。与对照植株相比，在过表达BcAP3转基因拟南芥中，调节拟南芥花药壁增厚的NST1和NST2基因上调。结果表明：BcAP3可以通过调节BcNST1和BcNST2影响花药壁发育，从而导致雄性不育，在雄蕊发育中起着重要作用。 2. 通过农杆菌介导的蘸花法分别获得过表达不结球白菜BcFLC2和GFP载体转基因拟南芥，采用转录组测序技术，分析比较过表达BcFLC2和对照植株中的差异表达基因，鉴定出45个基因差异表达，2个基因表达量上调，43个表达下调。GO富集分析得到37个GO分支，KEGG分析确定了14个KEGG通路，COG功能注释包含9个功能分组。选取了其中9个差异表达基因，利用定量PCR对它们的表达量进行分析，定量PCR结果显示在过表达BcFLC2拟南芥中，这些基因的表达均发生变化。进一步研究基因的功能后发现，这些差异基因中的AtSEP3与花发育过程相关，并且在过表达BcFLC2后该基因的表达量显著降低。结果表明：BcFLC2可能通过影响SEP3基因的表达来调控花发育。
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