小麥類黃酮生物合成相關(guān)基因及α-淀粉酶基因遺傳分析.pdf

1、類黃酮化合物是作物體內(nèi)重要的次生代謝物質(zhì)，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、色素沉積以及抗逆生理都起著重要作用，同時(shí)也有利于人類的營(yíng)養(yǎng)健康和疾病防御。小麥作為世界主要糧食作物之一，是人類和動(dòng)物的主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，對(duì)不同籽粒顏色小麥的類黃酮生物合成途徑研究有利于深入了解其遺傳機(jī)制，更好的用于培育高類黃酮含量的小麥品種。同時(shí)穗發(fā)芽是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要災(zāi)害之一，穗發(fā)芽的發(fā)生受環(huán)境因素影響較大，因此，篩選穗發(fā)芽抗性種質(zhì)資源，分析α-淀粉酶基因的遺傳變異有利于

2、麥類作物穗發(fā)芽遺傳機(jī)理分析和抗性育種。本研究通過(guò)觀察不同顏色普通小麥籽粒發(fā)育過(guò)程，分析了類黃酮生物合成途徑關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá);同時(shí)分析了來(lái)自不同氣候類型地區(qū)的普通小麥TaAmy(TaAmy1和TaAmy3)基因的遺傳變異位點(diǎn)，其中包括栽培品種，地方品種，育種中間材料，獲得主要結(jié)果如下:
　　1)通過(guò)觀察不同顏色小麥籽粒發(fā)育過(guò)程的色素沉積過(guò)程，分析類黃酮生物合成途徑7個(gè)結(jié)構(gòu)酶基因（Ta4CL、TaCHS、TaCHI、TaF3H、Ta

3、F3'H、TaDFR、TaANS）和2個(gè)轉(zhuǎn)錄基因（TaMYB、TabHLH）在不同顏色小麥籽粒發(fā)育過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平，測(cè)定不同酶基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)對(duì)小麥色素沉積的影響。結(jié)果表明，不同小麥籽粒在發(fā)育后期（即開(kāi)花后22天到30天）開(kāi)始呈現(xiàn)顏色差異，深色小麥（黑、紫、藍(lán)）在胚遠(yuǎn)端逐漸出現(xiàn)不同色素沉積，淺色小麥（棕、紅、灰、白）由淺綠色變?yōu)樯罹G色。不同基因也表現(xiàn)出不同的表達(dá)模式，在不同材料間及籽粒不同發(fā)育時(shí)期，其表達(dá)水平不同。在深色小麥中，各

4、結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)量高于淺色小麥，而轉(zhuǎn)錄基因的表達(dá)具有相同模式。其中，TaF3H和TaF3'H基因分別在深色和淺色小麥中表達(dá)差異明顯，推測(cè)可能為影響深色小麥籽粒色素沉積的關(guān)鍵基因。在禾本科作物間，類黃酮合成途徑上游結(jié)構(gòu)酶氨基酸序列較下游結(jié)構(gòu)酶保守，ANS酶蛋白活性中心變異程度最大。
　　2)對(duì)234份來(lái)自世界不同氣候類型的普通小麥TaAmy1和TaAmy3基因進(jìn)行克隆和序列結(jié)構(gòu)分析，并對(duì)其推導(dǎo)的氨基酸序列進(jìn)行比較。結(jié)果表明，普通小麥T

5、aAmy1基因具有4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，該基因同源性高達(dá)96％，編碼區(qū)總共有14個(gè)核苷酸變異位點(diǎn)引起了氨基酸的改變，其余變異位點(diǎn)均為同義突變。TaAmy3基因含有3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子，同源性高達(dá)98.87％，其編碼區(qū)總共15個(gè)位點(diǎn)引起氨基酸的變異。在世界不同氣候地區(qū)的普通小麥材料中，TaA my1和TaAmy3基因具有保守性強(qiáng)，變異率低的特點(diǎn)。TaAmy1和TaAmy3基因編碼的α-淀粉酶，在保持籽粒萌發(fā)及發(fā)育過(guò)程中具有重要作用，該