大麥低植酸基因的比較基因組學(xué)研究與定位克隆.pdf

1、植酸是植物體內(nèi)磷的主要儲(chǔ)藏形式,在作物籽粒中65％-85％的磷以植酸形態(tài)存在,這些植酸磷難以被豬和家禽等非反芻動(dòng)物吸收,因而在飼料中常通過添加無機(jī)磷以滿足家畜對(duì)磷的需求,這無疑增加了飼養(yǎng)成本,而且這部分難以消化的植酸磷會(huì)以糞尿的方式排出,造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化,引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。同時(shí),植酸被認(rèn)為是一種典型的抗?fàn)I養(yǎng)因子,容易與鐵、鋅等多價(jià)陽(yáng)離子鰲合成不溶性植酸鹽,或與蛋白質(zhì)、淀粉形成不溶性復(fù)合物,限制人或動(dòng)物對(duì)于上述營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用。因此

2、,培育低植酸作物品種對(duì)環(huán)境保護(hù)和提高作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值具有重要的意義。
　　 在本研究中,通過比較基因組學(xué)的方法確定了大麥低植酸突變位點(diǎn)在水稻上的共線性區(qū)域,預(yù)測(cè)了大麥6個(gè)低植酸突變的候選基因;利用功能標(biāo)記將目前在其他作物中克隆的低植酸同源基因在大麥遺傳群體上進(jìn)行了定位;通過電子克隆和實(shí)驗(yàn)克隆相結(jié)合的方法分析了其中1個(gè)大麥低植酸的候選基因。主要結(jié)果總結(jié)如下:
　　 1、根據(jù)水稻和大麥同源片段的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并結(jié)合目前己克隆的低植

3、酸基因在水稻上的同源基因的位置,對(duì)6個(gè)大麥低植酸突變的候選基因進(jìn)行了預(yù)測(cè)。Lpa1-1(M422)位點(diǎn)在水稻基因組上的對(duì)應(yīng)位置為第4條染色體,在此區(qū)域內(nèi)預(yù)測(cè)有2個(gè)與低植酸相關(guān)的基因:OsSultr3;3和OsIPK1。Lpa2-1(M1070)位點(diǎn)在水稻基因組上的對(duì)應(yīng)位置為第6條染色體,預(yù)測(cè)的與低植酸相關(guān)的基因?yàn)?OsSultr3;4、OsMRP15、OsMRP12、OsMRP11。M640位點(diǎn)在水稻基因組上的對(duì)應(yīng)位置為第6條染色體,在

4、區(qū)域內(nèi)的低植酸相關(guān)的基因?yàn)镺sMRP11。Lpa3-1(M635)和M955位點(diǎn)在水稻基因組上對(duì)應(yīng)于第5條染色體,此區(qū)域內(nèi)無候選基因。M678位點(diǎn)在水稻基因組上對(duì)應(yīng)于第3條染色體,該區(qū)間是低植酸相關(guān)基因聚集的熱點(diǎn)區(qū)域。4個(gè)基因家族中8個(gè)與低植酸相關(guān)的基因位于此位點(diǎn)附近,它們是OsMRP5;sulfate transporter(OsSultr2;1 OsSultr2;2 OsSultrl;1 OsSultrl;2);RINO1:OsIT

5、P5/6K-2。
　　 2、將目前在其他作物中克隆的低植酸基因的同源基因在大麥的遺傳群體上進(jìn)行了定位。結(jié)果發(fā)現(xiàn):HvMIK基因定位在Stirling/Harrington群體的第6條染色體GBM1066c和Bmac344a之間;HvIPK基因定位在Sahara/Clipper群體第1條染色體上,與awrml位置相同,此位點(diǎn)與已定位的M955和lpa3-1突變位點(diǎn)非常接近;HvLPA1被定位于大麥第6條染色體上;HvMRP4被定位

6、于大麥第4條染色體上,而M678的突變位點(diǎn)也在大麥4H上;HvST基因定位在Sahara/Clipper群體中第2條染色體標(biāo)記bcd266和cdo665之間,已定位的lpa1-1突變位點(diǎn)就在這一區(qū)域。
　　 3、采用電子克隆結(jié)合實(shí)驗(yàn)克隆的方法,依據(jù)水稻OsSultr3;3(LOC_Os04g55800)基因序列blast獲得了大麥HvST基因的EST序列并對(duì)其進(jìn)行拼接,利用PCR克隆了的該基因全長(zhǎng),測(cè)定了其核苷酸序列。結(jié)果發(fā)現(xiàn)突