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白菜类作物(Brassicarapa)是一类非常重要的蔬菜及油用作物,品种类型丰富,形态多样,营养价值高。随着人们生活水平和蔬菜产品的市场化水平的不断提高,消费者和市场对于白菜类作物的外观品质愈加重视。叶片形态是决定白菜叶球形态的关键因素,在拟南芥中叶片表型的相关研究已相对深入,而在白菜中的相关研究则比较缺乏。随着“白菜基因组计划”的完成,使从分子水平上对调控白菜类作物叶片形态QTL的研究及候选基因的分析成为了可能。本研究在白菜基因组测序的基础上,在白菜中分析了拟南芥中已鉴定的影响叶片卷曲、大小、裂刻及形态指数的直系同源基因;选择植株叶片表型差异较大三个亲本构建了两个永久性DH群体,构建了遗传图谱;结合群体内单株叶片表型的数量性状,对控制白菜叶片表型的相关QTL进行了定位分析;结合由95份白菜类作物构成的自然群体转录组数据及白菜注释基因数据库,进一步分析了影响叶片表型的候选基因。本研究获得以下主要结论:1.利用与拟南芥进行比较基因组学分析,确定一批与可能参与叶片卷曲、叶片大小、叶缘裂刻、叶片形态指数相关的基因,与叶片形态有关的植物激素赤霉素的生物合成、代谢、信号途径相关的基因。在白菜中,鉴定出调控叶片卷曲的基因72个,调控叶片大小的基因61个,调控叶缘裂刻的基因22个,调控叶片形态指数的基因16个;鉴定出58个赤霉素相关基因,其中2个拟南芥赤霉素相关的基因在白菜中未鉴定出直系同源基因。白菜中上述基因存在多拷贝现象,白菜中96%赤霉素相关基因及83%叶片形态相关基因与拟南芥中保持着稳定的共线性关系。2.针对Z16_SZQF1DH群体,利用亲本的重测序数据,构建了一张包含230个InDel标记的分子遗传图谱,覆盖基因组长度为993.6cM;针对Z16_L144BC2DH群体,构建了包含194个InDel标记的遗传连锁图,覆盖基因组长度为563.3cM。利用白菜基因组序列将本实验室前期构建的Z16_L143BC2DH遗传连锁图与本研究构建的Z16_L144BC2DH遗传连锁图的标记锚定到了白菜10条染色体的物理位置上,该整合图谱包含238个InDel标记,其中67对标记位于白菜注释基因的exon或intron区,占该图谱标记总数的28.15%,是与基因共分离的标记。3.分别对三个永久性群体及亲本进行了叶片表型数据的测量,相关性分析表明在三个供试群体中叶片长、叶片宽、叶柄长和叶柄宽4个性状都表现出极显著的相关性;QTL检测结果显示,在Z16_SZQF1DH群体中,两次重复播种共检测到39个叶片形态相关的QTL;在Z16_L143BC2DH群体中,三次重复播种共检测到25个叶片形态相关的QTL;在Z16_L144BC2DH中,两次重复播种共检测到18个叶片形态相关的QTL。4.利用白菜全基因组序列对检测到稳定的QTL进行分析。叶缘裂刻在连锁群A03及A10检测到稳定的QTL,赤霉素合成途径基因BrGA20ox3作为A10上调控叶缘裂刻的候选基因。在亲本L143上施加外源赤霉素(GA3)会显著抑制植株叶片叶缘裂刻的表型。叶片形态指数QTL位于A03连锁群上标记BrID111431位点处,距该标记54Kb处存在BcXTH1的直系同源基因BrXTH9为调控该性状的候选基因。95份白菜类作物表达谱数据分析表明该基因的表达量与叶片形态指数呈现出极显著的相关性。叶片横向卷曲、纵向卷曲及整体卷曲在A09连锁群上标记BrID10669-BrID11869之间存在共定位现象,两个标记之间的物理距离为540Kb,在白菜基因组中存在42个注释基因。叶柄宽及叶柄宽/叶片宽定位于A01连锁群上标记BrIDFIS4位点,该标记与BrFIE共分离的标记,由于已有报道表明拟南芥中该基因的沉默会导致叶柄变窄,叶片变小,初步确定BrFIE为白菜中调控叶柄宽性状的候选基因。