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大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis,AA,2n=2x=20)是十字花科芸薹属的重要蔬菜作物,是中国北方地区最常食用的蔬菜。以大白菜小孢子DH(Double Haploid)系‘FT’为试材进行游离小孢子培养,在再生植株中分别筛选到自然加倍的二倍体(AA,2n=2x=20)和四倍体植株(AAAA,2n=4x=40)小孢子植株,其自交后代均整齐一致。两者虽然来自同一纯系基因组(A)的自然加倍,但是,由于倍性不同引起众多表型变异。为探明四倍体形态变异的分子机制,以上述二倍体和四倍体株系为试材,对其生长发育特性及叶片、花瓣的转录组和miRNA进行了系统分析。1.大白菜四倍体与二倍体表型差异经自交鉴定,供试的二倍体与四倍体株系遗传稳定。二倍体植株形态与小孢子培养的供体植株‘FT’无明显差异,但四倍体植株生长发育缓慢、植株矮小、叶片变厚、开花延迟、花器官变大、育性降低。2.大白菜四倍体与二倍体生长发育特性比较种子发芽试验及叶片生长发育观测试验证明,四倍体大白菜的种子萌发和叶片生长速度明显慢于二倍体;石蜡切片观察证明,四倍体叶片变厚是由于叶肉细胞变大、细胞层数增多所致;激素含量测定发现,四倍体叶片中的油菜素内酯和脱落酸含量减少,花瓣中的生长素和茉莉酸含量增多、脱落酸亦减少;花瓣类胡萝卜素含量测定发现,四倍体花瓣中的叶黄素含量明显增加。3.大白菜四倍体与二倍体叶片转录组和miRNA分析利用RNA-seq和sRNA-seq技术,对大白菜四倍体和二倍体叶片进行转录组和miRNA分析,筛选到13,225个差异表达基因和56个差异表达的miRNAs。通过差异表达基因与差异表达的miRNA联合分析,筛选出35个差异表达的miRNAs及其调控的102个差异表达靶基因。对靶基因进行功能注释,并结合GO和KEGG Pathway富集分析,推测12个差异表达的miRNAs所调控的13个差异表达靶基因与叶片发育有关,其差异表达影响四倍体的矮化及叶片生长速度,提出了由miRNA调控靶基因影响表型变异的可能途径。4.大白菜四倍体与二倍体花瓣转录组和miRNA分析利用RNA-seq和sRNA-seq技术,对大白菜二倍体和四倍体花瓣进行转录组和miRNA分析,筛选到14,412个差异表达基因和34个差异表达的miRNAs。其中,有22个差异表达基因涉及类胡萝卜素生物合成途径,影响叶黄素合成,与四倍体花色变深有关。通过差异表达基因与差异表达的miRNA联合分析,筛选出21个差异表达的miRNAs及其调控的82个差异表达靶基因。对靶基因进行功能注释,并结合GO和KEGG Pathway富集分析,推测9个差异表达的miRNAs所调控的13个差异表达靶基因与花发育有关,主要涉及花形和开花延迟。