芝麻菜種質(zhì)多樣性研究與抗逆基因挖掘

芝麻菜種質(zhì)多樣性研究與抗逆基因挖掘芝麻菜是十字花科重要的植物遺傳資源,耐寒性較強并且耐鹽堿、旱澇、瘠薄,對環(huán)境要求低,是北方干旱地區(qū)一種重要油料作物。在本研究中我們考察了11份芝麻菜材料的農(nóng)藝性狀及各農(nóng)藝性狀之間的相關(guān)關(guān)系及其對單株產(chǎn)量的通徑和回歸關(guān)系。偏相關(guān)，逐步回歸和通徑分析表明全株角果數(shù)(X7)，每角果粒數(shù)(X8)，千粒重(X9)和主花序角果數(shù)(X6)對單株產(chǎn)量(Y)貢獻為正且極顯著，二次分枝數(shù)(X4)和株高(X1)貢獻為正且顯著,而分枝高(X2)對單株產(chǎn)量貢獻為負且顯著(P<0.05)。農(nóng)藝性狀對單株產(chǎn)量(Y)的回歸方程為Y=-2.134+0.010X1-0.011X2+0.049X4+0.028X6+0.019X7+0.056X8+0.465X9。全株角果數(shù)對單株產(chǎn)量直接貢獻最大，其次是每角果粒數(shù)，主花序角果數(shù)，千粒重，二次分枝數(shù)和株高。二次分枝數(shù)通過全株角果數(shù)對單株產(chǎn)量間接影響最大，其次是株高、主花序角果數(shù)和每角果粒數(shù)。分枝高和千粒重通過全株角果數(shù)對單株產(chǎn)量表現(xiàn)輕微的負面影響。首次發(fā)現(xiàn)芝麻菜黃籽材料，篩選到一些單株產(chǎn)量高、植株高、抗病性好等優(yōu)良性狀的芝麻菜材料。研究發(fā)現(xiàn)在20%PEG處理下，芝麻菜根長受到促進，但是芽長和苗鮮重受到抑制，其他耐旱指數(shù)影響不大。芝麻菜RRL,RSL,RFSW,RSV比甘藍型油菜品種中雙9號高得多，但RSG,RMGT,RGV和RGDR差異不大。主成分分析表明前三個成分解釋了85.464%的總變異。PC1解釋了43.888%的總變異,PC2解釋了27.846%的總變異,PC3解釋了13.73%的總變異。UPGMA聚類分析表明，測試芝麻菜材料可以聚類為5個大群。第一個大群基本上對干旱敏感;第二個大群總體是輕微-中度抗旱。第三大群包括具有較高的PC1和較低的PC2，總體比較抗旱。第四大群PC1總體偏低,對干旱高度敏感。第五大群包總體表現(xiàn)高度抗旱。采用SSR分子標記,NTSY聚類分析把199個芝麻菜品系和一個埃塞俄比亞芥品系分為7大類群，有4份芝麻菜品系和埃塞俄比亞芥游離在外。三維主坐標分析表明芝麻菜可以分為2大類群，其中C9、C86、C132游離在外。二維主坐標分析大致將芝麻菜分為4個主要的類群，其中C9、C14、C132游離在外。芝麻菜萌發(fā)5天后幼苗用液體MS/20%PEG溶液處理,提取總RNA進行轉(zhuǎn)錄組測序并分析。KEGG富集分析表明，在抗旱芝麻菜而不是敏感芝麻菜中,涉及到a-亞麻酸代謝、酪氨酸代謝、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成,半乳糖代謝,異喹啉類生物堿生物合成，莨菪烷、哌啶及吡啶類生物堿生物合成，礦物質(zhì)吸收等代謝途徑的差異基因，全部上調(diào)表達;而涉及到核糖體，核糖體生物發(fā)生，嘧啶代謝,RNA降解，乙醛酸及二羧酸代謝，氨酰基-tRNA生物合成，檸檬酸循環(huán)，雙組分系統(tǒng)，甲烷代謝，光合器官碳固定，細胞外基質(zhì)受體相互作用等代謝途徑的差異基因，全部下調(diào)表達。BLAST分析表明，PEG脅迫下在抗旱芝麻菜中有47個Unigene上調(diào)最顯著(log2ratio±8)，包括3個海藻糖磷酸磷酸酶基因，2個丙二烯氧化物酶基因，2個乙烯響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子基因，2個低溫誘導(dǎo)蛋白基因。與此同時，特異下調(diào)最顯著(log2FoldRatioW-8)基因275個，其中包括38個核糖體蛋白基因，4個抗病蛋白基因,2個羧肽酶基因，2個細胞色素b5基因,4個絲/蘇氨酸-蛋白激酶基因,4個熱休克蛋白基因,3個谷氨酸脫氫酶基因,2個賴氨酸一tRNA連接酶基因,2個核苷二磷酸激酶基因,2個過氧化物酶基因,2個焦磷酸-活化液泡膜質(zhì)子泵基因?？寺×酥ヂ椴?/p>