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硼是植物生长发育必需的微量营养元素之一。油菜在我国是继水稻、小麦、玉米、大豆之后的第五大作物,是我国的主要油料作物之一。甘蓝型油菜是需硼较多的作物,对缺硼敏感。缺硼影响营养生长和生殖生长,导致甘蓝型油菜植株矮小,“花而不实”,从而造成产量的大量减产。在我国,油菜的主产区位于长江中下游,其总产量占全国的80%以上,而这一地区的土壤普遍缺硼。不同甘蓝型油菜品种的硼吸收利用效率存在显著差异,而且受基因控制,这为硼效率性状的遗传改良提供了基础。硼转运子广泛存在于高等植物中,负责硼在植物体内的转运,在植物缺硼胁迫和高硼毒害时发挥重要的作用。我们课题组在筛选获得甘蓝型油菜硼高效和低效品种的基础上,已经开展了硼高效的生理机制和硼高效QTLs的研究。为了明确甘蓝型油菜中硼转运子与硼高效吸收转运的关系,本文研究了硼高、低效品种苗期硼吸收转运的差异,在甘蓝型油菜中克隆了硼转运子基因BnBOR1,分析了这些基因的分子进化和表达模式,探讨了硼转运子基因与硼相关QTLs之间关系。获得以下主要结果：1.不同硼处理下,甘蓝型油菜硼高、低效品种的生理差异营养液培养条件下,调查了硼高效品种青油10号和硼低效品种Westar在不同硼水平下的干重、根长、硼累积量和硼转运系数。结果表明,在缺硼(0.25μM)条件下,硼高效品种(青油10号)生长较好,而硼低效品种(Westar)对缺硼敏感,生长明显受阻。硼高效品种的硼转运系数(地上部和根部硼累积量的比值)高于硼低效品种,即硼高效品种具有较高的硼转运能力。2.硼转运子基因的克隆及其结构特征利用同源克隆法,采用RACE技术,在甘蓝型油菜中分离克隆了6个硼转运子基因,分别命名为：BnBOR1,la、BnBOR1;lc、BnBOR1;2a、BnBOR1;2c、BnBOR1;3a和BnBOR1;3c。Southern杂交和基因克隆的结果表明,甘蓝型油菜BnBOR1基因家族很可能仅存在6个BnBOR1基因。BnBOR1存在内含子保留和竞争性剪切的方式,在其3’端还存在丰富的可变加尾位点。BnBOR1; la在转录起始位点’TATA box和5’端非翻译区之间有一个33 bp的反向重复序列,这可能是一个芸薹族特异的新近产生的MITE-like结构。BnBOR1;la、BnBOR1;lc、BnBORl;2a和BnBOR1;2c丢失了两个内含子。3.硼转运子基因的分子进化对芸薹科BOR1基因系统进化树分析表明,甘蓝型油菜BnBORl为拟南芥AtBORl的直系同源基因,它们一起形成芸薹科BOR1基因家族。6个BnBOR1基因可分为3个组,每组包括2个基因,一个来源于A基因组,另一个来源于C基因组。其中,BnBOR1;la和BnBOR1;lc为第一组(Group I); BnBOR1;2a和BnBOR1;2c为第二组(Group II); BnBOR1;3a和BnBOR1;3c为第三组(GroupⅢ),并且,第一组和第二组的亲缘关系比它们与第三组的亲缘关系更近。其中,BnBOR1;la、BnBOR1;2a和BnBOR1;3a来自于A基因组,另外3个基因来自于C基因组。6个BnBOR1基因的系统进化树证实了芸薹族物种三倍化和甘蓝型油菜的异源二倍化理论,说明BnBOR1基因的形成反映了芸薹族基因组进化过程中的三倍化事件。在此基础上,我们提出假说,认为芸薹族的三倍化不是一次加倍过程形成的,而是山一个同源四倍化和一个异源二倍化两个过程综合作用的结果。BnBOR1密码子存在一定的偏爱性,但成员之间差异不显著。基因编码序列的Ka/Ks值为0.0249-0.0978,远小于1,说明在基因进化过程中受到了强烈的纯化选择。用PAML 4.4中M8模型的BEB分析BnBOR1,检测到了6个可能受正向选择的氨基酸位点,其中L700位点的概率达到了显著水平。另外,M2(双速率)和M0(单速率)模型检测到BnBOR1;3a和BnBOR1;3c受到相对较小的选择压力。4.硼转运子基因的表达Northern杂交结果表明,在甘蓝型油菜的苗期,BnBOR1主要在根部表达；与拟南芥AtBOR1的转录水平不受硼诱导不同,其在根部明显受缺硼诱导上升表达。大田试验中,用半定量RT-PCR方法检测硼高效品种青油10和硼低效品种Westar不同器官在硼正常和缺硼条件下BnBOR1基因的表达。研究发现,BnBOR1基因家族成员的表达存在组织特异性的分化。BnBOR1;3a和BnBOR1;3c在所有的部位(根、茎、叶、花、蕾和长角果)都检测到表达,而其余四个基因仅在根、茎和花中有一定的表达。在缺硼条件下,BnBOR1;lc、BnBOR1;2a和BnBOR1;2c的表达受缺硼诱导显著的上升。硼高效品种青油10号和硼低效品种Westar之间,BnBOR1基因表达存在明显的差异。无论在正常还是缺硼条件下,BnBOR1;lc在硼高效品种QY10中的表达都要显著的高于硼低效品种Westar。在甘蓝型油菜的花中,硼高效品种QY10所有BnBOR1基因的表达要明显的高于硼低效品种Westar。5.硼转运子基因在甘蓝型油菜遗传连锁图谱上的定位在甘蓝型油菜TN遗传连锁图谱上定位两个硼转运子基因BnBOR2-A和BnBOR7-A。BnBOR2-A位于A1连锁群的46.8 cM处,而BnBOR7-A位于A3连锁群的48.8 cM处。其中BnBOR7-A位于已经报道的硼相关QTLs区间BCRLN(根部硼含量比值)和BARSL(低硼条件下硼累积量根冠比)内(杨锦鹏,2007)。BnBOR7-A基因可能为该QTLs的候选基因。