适宜人工春化蚕豆种质资源的筛选及VfSOC1的克隆、表达与分析

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ribenandchina
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蚕豆属于豆科蝶形花亚科巢菜属,是一年生草本豆类作物。蚕豆因其籽粒丰富的营养成分和在种植业结构中的良好作用,在世界范围内得到广泛的种植。冬播蚕豆生育期较长,一般从11月份到翌年5月底。通过人工春化技术来缩短生育期,可以明显提早蚕豆鲜豆荚的上市时间,提高销售价格,带来良好的经济效益并且还能及早为后茬作物腾出土地。所以,人工春化对于蚕豆的早熟栽培和高效栽培非常有效。我国的蚕豆春化研究刚刚起步,现有实践表明,人工春化对缩短蚕豆全生育期,提早蚕豆的开花期和结荚期效果较好,但是还没有对其进行系统研究,包括适宜种质资源的筛选、春化的强度、相关基因的挖掘和鉴定。为了增加蚕豆春化理论的完整性、系统性,进一步丰富作物春化的理论内涵和实践例证,特开展本研究。本论文以江苏省农业科学院经济作物研究所收集的190份蚕豆种质资源为供试材料,综合研究蚕豆种质资源主要农艺性状的遗传多样性,确定农艺性状之间的关联性;同时,选取了 80个不同原产地的优异蚕豆种质资源,进行人工春化处理。设置4个不同的春化处理(4℃,0d;4℃,7d;4℃;14d;4℃,21d),观察人工春化后蚕豆植株的开花时间,分析不同种质资源在不同春化处理下的表现型差异,筛选出适合人工春化的种质资源;此外,由于春化处理对蚕豆的开花时间和发育状态影响较大,本研究尝试从分子水平对蚕豆春化的机理进行了初步探讨。主要研究结果如下:(1)190份蚕豆种质资源具有丰富的遗传多样性,其中单株粒重的变异系数最大为46.84%,变异系数最小的是播种至始荚期的天数,为0.73%;灰色关联度分析和相关性分析都表明单株荚数和分枝数是影响单株粒重的两个主要因素。主成分分析表明,前5个主成分的累计贡献率达到78.335%,较大程度上反映190份蚕豆种质资源表型特征;聚类分析将190份蚕豆种质资源在遗传距离4.9处划分为5类,提示在育种工作中可以将性状之间的关系作为蚕豆新品种选择的间接指标。(2)不同的种质资源对春化处理具有不同的响应程度,这种响应程度的差异与品种的原产地无明显关联。适合春化7天的种质资源有40个,适合春化14天的种质资源有9个,适合春化21天的种质资源有31个。筛选出适合人工春化的种质资源V26,即来自江苏南通的11-111。(3)本研究采用同源克隆的方法得到了蚕豆的VfSOC1基因,并对其进行生物信息学分析和亚细胞定位。结果表明,VfSOC1编码一个26.004kDa的蛋白质,其氨基酸残基为226个。系统发育分析显示,VfSOC1与苜蓿的MtSOC1关系密切。亚细胞定位结果表明,在细胞膜和细胞核中均检测到VfSOC1。除此之外,为了了解VfSOC1是否在春化中起作用,我们研究了不同春化时间处理后VfSOC1的表达模式。叶片VfSOC1的表达水平高于其它组织。随着春化处理(4℃)时间的延长(0d、7d、14d和21 d),VfSOC1的表达水平逐渐升高,而转室温(21℃)后,该基因仍保持较高的表达水平。本研究结果初步证明了VfSOC1是蚕豆春化相关基因。本研究在对蚕豆种质资源收集的基础上,对蚕豆主要农艺性状进行了观察和评价,对蚕豆人工春化处理的结果进行了整理和分析,上述结果可以为蚕豆的新品种选育提供借鉴,也可以为蚕豆的春化处理提供一定的参考。本研究成功克隆了蚕豆SOC1基因,为春化技术的后续研究和理论探讨奠定了一定的基础。
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