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青梗菜(Brassica rapa L.Chinensis Group.)为十字花科芸薹属蔬菜作物,在东亚地区广泛种植。叶片颜色是青梗菜的重要商品性状之一。各类叶片突变体是研究青梗菜叶色形成机制的重要种质。在青梗菜DH系‘579’自交繁殖过程中,本团队鉴定出灰叶自然突变体M579。本研究分析了该突变体与野生型之间的生理特性,并对突变基因进行了初步定位,主要结果如下。1.对灰叶突变体M579叶片颜色性状进行遗传特性分析,以突变体M579作为母本(P2),大白菜DH系‘FT’为父本(P1),两个亲本杂交获得F1代群体,F1代群体与亲本回交得到BC1群体,回交后代符合1:1分离比,F2代符合3:1的分离比,推测此灰叶表型受1对隐性核基因控制。2.通过对野生型‘579’和突变体M579的农艺学性状以及鲜重干重调查显示,突变体的叶长、叶宽、株高和株幅均低于野生型,株幅在生长后期高于野生型。对光合色素含量和光合作用参数分析后表明,突变体M579的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均低于野生型‘579’,突变体的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均低于野生型‘579’,突变体M579胞间CO2浓度(Ci)要高于野生型‘579’。3.扫描电镜及叶绿体透射电镜观察结果表明,野生型‘579’与突变体M579叶片表面的细胞数量、细胞形态、气孔形态和气孔数量并无太大差异,突变体与野生型相比,叶绿体的形态发育存在缺陷,叶绿体呈现不规则形状,基粒数目较少,基粒垛叠层数少。4.利用F2分离群体分别建立正常绿叶池(DB)和突变灰叶池(RB)两个DNA混合池,借助第二代测序技术和BSA策略对突变基因进行了初步定位,将灰叶性状突变区域定位在A06号染色体上,继而借助InDel标记将突变基因定位区域缩小至24366262-25210995bp 范围内。5.对突变体M579和野生型叶片进行了转录组分析,共筛选出了 539个显著差异表达基因,其中有243个上调基因,有296个下调基因。GO分析发现,富集显著性水平最高的term主要是参与生物过程有关的基因,且大多与氧化还原酶活性(oxidoreductase activity)、铁离子结合(iron ion binding)以及血红素结合(heme binding)有关。通过KEGG富集发现,类胡萝卜素的生物合成(Carotenoid biosynthesis)通路在上调基因和下调基因中都显著富集。