番茄长节间基因EI(Elongated Internode)的图位克隆与功能分析

摘要

节间长度作为番茄株型的重要因子，在番茄育种实践中越来越受到重视。但是，已克隆的调控番茄节间长度的基凶却较少。本研究以番茄自交系05T606自然发生的长节间突变体P502为材料进行了表型分析;对长节间性状进行了遗传分析，并通过P502与普通节间材料Heinz1706杂交构建的F2分离群体对长节间基因进行了精细定位;利用过表达转基因技术对候选基因进行了功能验证，并对长节间基因进行了初步的功能分析。本研究为揭示番茄节间伸长的调控机制奠定了一定的基础，也为番茄的株型遗传改良及牛产调控提供了理论参考。全文主要结果如下: 1.通过表型分析，番茄长节间突变体P502与野生型05T606相比，整个苗期节间都伸长，且每一节间都显著伸长。细胞学观察表明，P502节间细胞较野生型05T606显著伸长。结合内源GA测定和外源GA喷施，突变体P502内源GA含量增加，且能响应外源GA3和PAC，为GA敏感型突变体。 2.利用普通节间自交系Heinz1706和紧凑型自交系P1609分别与突变体P502杂交，构建了两个组合（组合Ⅰ:Heinz1706/P502;组合Ⅱ:P1609/P502）的六世代群体(P1、P2、F1、B1、B2、F2)，节间长度频率分布表明长节间为数量性状。根据主基因+多基因遗传模型分析，长节间由主基因控制，且主基因遗传率在F2和B2分离群体中较大（52.11％-78.16％）。 3.利用Heinz1706与P502构建的F2群体，经BSA混池及后续QTL分析，将控制长节间位点(ei)定位在2号染色体上，并检测到一主效QTL，其解释表型变异率为73.6％。进一步精细定位将ei锁定在标记CAPS17和InDel675.8-kb区间内。候选区间内包含10个注释基因，但只有基因Solyc02g080120.1编码区存在一个碱基差异(G-T)。氨基酸序列比对发现，突变体P502中碱基G-T的突变引起了保守结构域PcbC家族中甘氨酸(G)到缬氨酸(V)的变异。Solyc02g080120.1编码SlGA2ox7，是一类赤霉素分解代谢酶，位于细胞核和内质网上。通过过表达转基因互补验证，将SlGA2ox7的cDNA全长导入长节间突变体P502后，转基因植株表现矮小，节间变短。 4.EI基因的表达具有组织特异性，在叶中的表达量较高，茎和根中的表达量较低。与野生型05T606相比，突变体P502中EI基因的表达量并未发生显著性变化，但GA代谢通路中相关基因的表达量出现上调。