大麥基因型的休眠性差異及其機理研究.pdf

1、種子休眠性是影響大麥麥芽品質(zhì)的一個重要參數(shù)。深度休眠的種子需經(jīng)過長時間才能萌發(fā)，這將消耗大量的時間和貯藏成本;另一方面，不具有休眠性的種子可能導(dǎo)致穗發(fā)芽。脫落酸(ABA)是造成種子休眠的重要原因之一。深入了解ABA作用于種子的休眠分子機理對于長期貯存種子、科學(xué)破除休眠以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均有重要的意義。本研究以野生和栽培大麥為材料，篩選獲得休眠差異性顯著的材料。通過同源比對，獲得大麥中ABA受體PYRL家族蛋白序列，克隆編碼其蛋白的基因并比較不

2、同休眠基因型之間的序列差異，開展候選基因與種子發(fā)芽率的關(guān)聯(lián)分析，分析PYRL蛋白對種子休眠的影響。主要研究結(jié)果有:
　　1.大麥休眠差異基因型篩選
　　對收獲后20d、50d和80d的76份野生大麥和69份栽培大麥播種，記錄供試材料各時間段的發(fā)芽率，并以此指標(biāo)用于大麥休眠性評估。結(jié)果顯示，與栽培大麥相比，野生大麥休眠特性具有更廣泛的遺傳變異。以篩選獲得的深度休眠基因型PB18，中度休眠基因型X152和淺休眠性基因型Morex

3、為材料，進一步開展相關(guān)研究。結(jié)果顯示，深度休眠性材料PB18的發(fā)芽率和發(fā)芽一致性均低于其他材料。ABA含量測定結(jié)果顯示，吸水前休眠差異性材料的ABA含量不存在顯著性差異，而吸水24h后深度休眠性材料中的ABA含量顯著高于其他材料。大麥休眠基因型種子內(nèi)源ABA含量較高可能是維持其休眠狀態(tài)的重要原因之一。
　　2.大麥PYRL蛋白的同源比對與生物信息學(xué)分析
　　通過同源比對，將已報道PYRL家族蛋白序列作為參考序列，搜索大麥基因

4、組庫，獲得了9個大麥PYRL候選家族成員的信息。選擇代表性植物的PYRL家族蛋白進行聚類進化分析，結(jié)果表明，二穗短柄草與大麥的PYRL蛋白家族親緣關(guān)系最近。以具有AHG3保守結(jié)構(gòu)域的3個PP2C蛋白磷酸酶序列作為參考序列，比對大麥蛋白序列數(shù)據(jù)庫，在大麥中獲得3個響應(yīng)ABA的PP2CA類候選蛋白。
　　3.候選基因HvPYRL7與大麥休眠性狀的關(guān)聯(lián)分析
　　選取了41對隨機分布于大麥基因組SSR分子標(biāo)記，開展大麥材料的群體結(jié)構(gòu)

5、分析。整合群體結(jié)構(gòu)、大麥種子發(fā)芽率和候選基因HvPYRL7測序結(jié)果，進行廣義線性模型(general linear model，GLM)的關(guān)聯(lián)分析。共得到3個與休眠性狀相關(guān)聯(lián)的核苷酸多態(tài)性位點。其中兩個多態(tài)性位點對應(yīng)編碼的氨基酸不發(fā)生改變。另一個會造成編碼氨基酸的改變，有可能是造成基因型間體眠性差異的功能性位點。
　　4.大麥HvPYRL1和HvPYRL7的基因克隆與表達載體的構(gòu)建
　　HvPYRL1和HvPYRL7蛋白的氨

6、基酸序列與二穗短柄草、水稻PYRL家族蛋白序列進行比對。結(jié)果表明，HvPYRL1和HvPYRL7蛋白序列具有PYRL家族蛋白的保守氨基酸序列。對休眠有明顯差異材料的HvPYRL1和HvPYRL7基因分別進行克隆并測序。結(jié)果顯示，三個大麥基因型間的HvPYRL1基因核苷酸序列完全相同。而三者HvPYRL7基因的核苷酸序列存在三個單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP），其中兩個SNP的存在并未