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金花菜遗传群体构建及光周期下初花期遗传特性探究

一、引言

1.1研究背景与目的

金花菜（Medicagopolymorpha），又名南苜蓿、秧草、草头，隶属豆科苜蓿属，是一年生或多年生草本植物。其在全球温带地区分布广泛，在中国南方、欧洲及地中海沿岸等地尤为常见。金花菜凭借丰富的营养价值，在农业领域占据重要地位，既作为优质牧草，为家畜提供富含蛋白质和营养成分的饲料，又作为南方传统风味蔬菜走上人类餐桌，含有丰富的蛋白质、维生素和膳食纤维，深受人们喜爱。

植物开花是一个复杂且关键的发育阶段，受到内部基因网络和外部环境因素的共同调控。其中，光周期作为重要的环境信号，对植物开花时间的调控起着关键作用。不同植物对光周期的反应各异，可分为长日植物、短日植物和日中性植物。了解植物在光周期下的开花机制，对于调控植物生长发育、提高作物产量和品质具有重要意义。

在金花菜的生长过程中，初花期是一个重要的发育节点，它不仅影响着金花菜的产量和品质，还与金花菜的适应性和生态分布密切相关。构建金花菜遗传群体，并对其在光周期下初花期的遗传特性进行分析，有助于深入了解金花菜开花的遗传调控机制，为金花菜的遗传改良和品种选育提供理论基础和技术支持。本研究旨在通过构建金花菜遗传群体，利用现代遗传学和生物信息学方法，解析光周期下金花菜初花期的遗传规律，挖掘相关的关键基因和分子标记，为金花菜的分子育种和精准栽培提供科学依据。

1.2金花菜研究现状

金花菜在国内外的研究涵盖多个方面。在种植分布上，金花菜广泛分布于全球温带地区，在我国主要集中在南方，它适应性强，能在多种气候条件下生长，偏爱温暖湿润环境，对土壤要求不高，耐贫瘠，在排水良好、肥沃的砂质壤土中生长更为旺盛。

从应用价值来看，其经济价值显著，是优质牧草资源，富含蛋白质和营养成分，广泛用于家畜饲料；也是南方传统风味蔬菜，口感嫩滑，清香四溢，炒熟后颜色碧绿，含有丰富的蛋白质、维生素和膳食纤维，营养价值高。在药用价值上，传统中医认为其具有清热解毒、利尿消肿的功效。同时，金花菜的生态价值也不容忽视，因其根系发达，能够固定土壤并改善地力，在生态修复中发挥着重要作用。

在金花菜的研究中，全基因组测序工作取得重要进展，扬州大学金飚教授团队和魏臻武教授团队完成了金花菜主栽品种“淮扬金花菜”的全基因组测序，揭示了其木质素含量低、粗蛋白含量高、营养成分丰富的分子遗传基础。不过，金花菜在光周期响应机制以及初花期遗传特性方面的研究仍较为匮乏，这限制了对其生长发育调控的深入理解和遗传改良工作的开展。

1.3光周期与植物开花研究概况

光周期指昼夜周期中光照期和暗期长短的交替变化，是调节植物开花的重要因素。植物通过光受体感知光周期变化，进而激活特定的基因表达网络。光周期信号通过蛋白质磷酸化、转录因子激活等过程进行传递，最终导致植物体内特定基因的表达变化，影响植物的生长发育和开花过程。根据光周期对植物开花的影响，可将植物分为长日植物、短日植物和日中性植物。长日植物在光照时间超过一定阈值时开花，短日植物则在光照时间低于一定阈值时开花，日中性植物对光照时间变化不敏感。

在豆科牧草中，已有研究揭示了部分光周期调控开花的机制。例如，通过对苜蓿的研究发现，光周期信号可通过影响FT、CO等重要开花基因的表达，调控其开花时间。然而，不同豆科牧草在光周期响应机制上存在差异，金花菜作为豆科苜蓿属植物，其光周期调控开花的具体机制尚未明确，需要进一步深入研究。

1.4遗传群体构建与遗传分析方法

遗传群体构建是遗传研究的基础，常见的策略包括杂交、自交和回交等，可创建如F2及其衍生群体、回交BC群体、重组自交系RIL群体、近等基因系NIL群体以及双单倍体DH群体等。F2及其衍生F2:3群体配置简单，能估算加性效应，但数量性状可靠性差，检测微效基因能力弱；BC群体适合雄性不育材料分离群体的创制，但表型鉴定结果难重复，重组交换信息量少；RIL群体是永久性定位群体，遗传图谱解析度高，但构建年限长，不能估计显性效应；NIL群体可将数量性状转化为质量形状，用于主效QTL精细定位和图位克隆；DH群体基因型稳定，是研究基因型和环境互作的理想材料，但重组信息相对较少，部分作物花培困难，易出现偏分离现象。

数量性状遗传分析常用的模型有微效多基因模型等。微效多基因模型认为决定数量性状的基因是一系列贡献等位基因和非贡献等位基因，各贡献等位基因作用相同且可累加，位点间无上位效应且不连锁。通过这些模型可剖析数量性状表型值，估算基因对数、育种值、显性离差、上位离差等遗传参数，从而深入了解性状的遗传规律。

1.5研究创新点与意义

本研究的创新点在于综合运用多种遗传群体构建方法，结合现代分子生物学技术和数量性状遗传分析模型，系统地研究金花菜在光