《菊花舌狀花形態變異的遺傳調控機制》是依託北京林業大學，由戴思蘭擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：菊花舌狀花形態變異的遺傳調控機制
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：戴思蘭
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
菊花是由舌狀花和管狀花兩種單花構成的頭狀花序，其舌狀花豐富的形態變異是決定菊花花型多樣性的關鍵。迄今對這種變異形成的機制尚不清楚。分子遺傳學研究表明，花器官發育的同源異型基因、對稱性和花瓣生長相關基因的差異表達均可使花朵形態發生變化。本課題組前期研究獲得了一些舌狀花形態變異突變體，初步分析發現了上述同源基因在不同突變體中差異表達的現象。據此本項目擬通過轉錄組數據分析，進一步分離上述同源基因及其家族成員；以保存的各種舌狀花形態變異突變體為材料，利用基因表達分析和核酸組織原位雜交技術篩選控制舌狀花形態變異的關鍵基因；繼而構建關鍵基因的超表達和RNAi株系，通過分析不同株系表型驗證關鍵基因功能，進而篩選關鍵基因的上游調控、水平互作和下游受控基因。在生物信息學分析的基礎上探討圍繞關鍵基因的遺傳調控網路。這一研究不僅可以解析菊花舌狀花形態變異的遺傳調控機制，亦可為人工調控菊花花型奠定理論基礎。
結題摘要
舌狀花的形態變異是影響菊花千姿百態花型的重要因素之一。但目前對舌狀花形態變異調控機制的了解知之甚少。本研究基於對菊屬植物和栽培菊花部分品種花部形態分析、轉錄組測序分析以及利用遺傳圖譜進行分析，初步解析了菊花舌狀花形態變異的機制。主要研究結果如下： 1、在資源考察中發現毛華菊（Chrysanthemum vestitum）舌狀花形態有3種變異類型：平瓣、匙瓣和管瓣，有3種類型的植株：純平瓣、純管瓣和平管混合類型。在福建平潭和河北昌黎地區分布的野菊（Chrysanthemum indicum）和葫蘆島野菊（Chrysanthemum indicum var huludoesis）中均發現了舌狀花形態變異的植株。引種栽培試驗的結果顯示，這些植株的花部形態變異穩定且營養元素對其花部形態沒有影響。因此提出，舌狀花形態變異是菊屬植物廣泛存在的一種可遺傳變異，菊花舌狀花豐富的變異類型很有可能起源於此。 2、對分布於安徽天柱山、河南欒川和內鄉3個地區10個居群的毛華菊的14個形態性狀進行Q型聚類分析發現，安徽天柱山的3個居群獨立聚為一類，不同地區的毛華菊出現了分化。 3、栽培試驗表明：毛華菊為典型的短日照植物，在達到14片葉時經過17.4 d短日照（12hL/12hD）處理後可現蕾。CvCRY2表達豐富受短日照影響，CvCRY2可能參與毛華菊的光周期成花途徑。 4、對毛華菊不同瓣型樣本的轉錄組分析發現，差異表達的基因分別屬於bHLH、WRKY、NAC、ARF、ERF和TCP轉錄因子家族。RT-PCR結果表明，bHLH75在平瓣和匙瓣中不表達而在管瓣和管狀花中高表達，這表明bHLH75可能是參與調控毛華菊舌狀花形態變異的關鍵因子。 5、對151箇中國傳統大菊（Chrysanthemum × morifolium）品種舌狀花形態性狀進行分類分析發現：花冠筒基部合生程度（CTMD）、舌狀花彎曲程度、花冠筒裂口形態以及附屬物有無是決定舌狀花形態的重要性狀，據此構建了3類9型的舌狀花形態分類體系。 6、利用CTMD值不同的栽培小菊（Chrysanthemum × morifolium）樣本構建雜交群體進行混合遺傳分析發現，CTMD的遺傳受2對加性-顯性主基因控制（B-2），且主基因遺傳率大於50%。在已經構建的遺傳圖譜中檢測到控制CTMD值的16個QTLs和3個主效QTLs。
