乌塌菜BcFLC1点突变调控抽薹功能的分析

【作者】 陈国户； 曾繁丽； 叶鑫雨； 袁凌云； 朱世东； 侯金锋； 汪承刚；

【机构】 安徽省园艺作物育种工程实验室安徽农业大学园艺学院蔬菜遗传育种实验室；

【摘要】 抽薹开花是十字花科作物从营养生长转向生殖生长的关键阶段。乌塌菜（Brassica campestris L.ssp. chinensis var. rosularis）作为普通白菜的一个变种,在江淮流域秋冬季节广泛栽培,但生产上先期抽薹现象较多,严重影响了产量和品质。培育晚抽薹品种是解决这一问题的根本途径。因此,研究乌塌菜耐抽薹调控机理,对解决先期抽薹,开展耐抽薹育种具有非常重要的意义。以乌塌菜耐抽薹特异材料W13-2与其同系早抽薹材料W13-1为试材（抽薹开花时间相差约100d）,分别克隆出抽薹开花相关基因,并进行生物信息学分析。利用荧光定量PCR技术,分析BcFLC1、SVP、SOC1及FT的表达模式。构建酵母表达载体及植物表达载体,进行酵母双杂交分析点突变影响FLC-SVP二聚体的聚合,以及转基因验证点突变影响抽薹的功能。结果发现,无论春化与否,W13-2植株均表现为晚抽薹,且春化时间越短,晚抽薹植株越多。遗传分析发现,正反交F1代植株、F₁代与W13-1回交后代植株均表现为早抽薹;而F₁代与W13-2回交,植株早抽薹与晚抽薹数量比约为1︰1;F2代群体中早抽薹与晚抽薹植株分离比约为3︰1,表明该抽薹性状的改变可能是由一个单隐性基因控制的,且可能为春化途径的关键基因。分别从W13-1、W13-2中克隆出自主途径与春化途径关键基因以及成花整合因子,序列比对发现FLC1蛋白序列K3区域内第174位亲水氨基酸Thr突变成疏水氨基酸Ala,分别命名为Bc FLC1-174T、BcFLC1-174A（BcFLC1Δ）。该基因为MADS-box基因,且与白菜FLCs基因亲缘关系最近。荧光定量PCR技术分析BcFLC1的表达特征,该基因随着乌塌菜植株的生长,表达量逐渐降低,但W13-2植株的表达量显著高于W13-1;分析乌塌菜成株期SVP、FRI、FT、SOC1基因的表达情况,SVP、FRI差异不显著,FT、SOC1表达量均显著高于W13-2植株。因此,BcFLC1在W13-2与W13-1中的差异表达,与其上游调控基因FRI无关;其基因点突变可能影响成花整合因子的表达。酵母双杂技术及酵母融合菌β–半乳糖苷酶活性测定分析BcFLC1点突变对FLC1-SVP二聚体结合发现,BcFLC1点突变未完全破坏FLC1与SVP互作,但FLC1-SVP二聚体结合强度显著降低。将BcFLC1-174T、BcFLC1-174A分别遗传转化拟南芥,表型分析发现,35S::BcFLC1-174A株系抽薹时间延迟且叶片数增多;荧光定量PCR结果显示,与野生型植株相比,转基因植株中FT、SOC1基因表达量显著降低,且35S::BcFLC1-174A转基因株系的表达量最低。因此,BcFLC1基因点突变可影响FLC-SVP二聚体的聚合,继而影响下游成花整合因子FT、SOC1的表达,最终导致乌塌菜耐抽薹特异材料W13-2抽薹延迟。更多还原