小麥籽粒顏色性狀相關(guān)基因型鑒定及其優(yōu)異基因挖掘.pdf

1、小麥籽粒中的多酚氧化酶(PPO)和黃色素含量是影響面制品顏色性狀的重要指標(biāo)。多酚氧化酶是導(dǎo)致面制品在加工過(guò)程中發(fā)生酶促褐變的主要原因，而黃色素含量過(guò)高將導(dǎo)致面粉黃度增加，同時(shí)面粉的白度降低，二者都是導(dǎo)致面粉色澤性狀不受中國(guó)消費(fèi)者歡迎的主要原因。因此，通過(guò)遺傳改良的途徑培育出面粉白度高的小麥品種將成為當(dāng)前品質(zhì)育種工作的重點(diǎn)之一。
　　 研究表明，控制籽粒中PPO活性和決定面粉中黃色素含量的八氫番茄紅素合成酶(Phytoene Sy

2、nthase，PSY)基因的部分主效基因已經(jīng)得到了克隆，并且針對(duì)特定的等位基因類(lèi)型已經(jīng)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的功能標(biāo)記用于篩選該等位變異。本研究采用已經(jīng)開(kāi)發(fā)的功能標(biāo)記，對(duì)來(lái)自我國(guó)黃淮麥區(qū)的173份地方品種、歷史品種、當(dāng)前主栽品種和81份河南省2009-2010年與2010-2011年度區(qū)試小麥新品系以及57份來(lái)自意大利的硬粒小麥，采用PCR擴(kuò)增、同源克隆以及DNA測(cè)序等方法，進(jìn)行這兩個(gè)主要品質(zhì)性狀相關(guān)的等位變異類(lèi)型鑒定和基因序列分析；同時(shí)，對(duì)PPO

3、活性進(jìn)行測(cè)定，確定基因型與表型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；對(duì)未知基因類(lèi)型的品種采用同源克隆的方法，以期發(fā)現(xiàn)新的等位變異。本研究主要結(jié)論如下：
　　 1.黃淮麥區(qū)中同時(shí)含有低PPO活性和低黃色素含量的優(yōu)異等位變異類(lèi)型小麥品種較少。在黃淮麥區(qū)的254份材料中僅發(fā)現(xiàn)13份材料同時(shí)含有優(yōu)異等位基因組合Psy-A1b/Psy-B1b和Ppo-A1b/Ppo-D1a類(lèi)型，品種名稱(chēng)分別為高優(yōu)503、遠(yuǎn)豐898、晉麥54、魯麥15、冀麥38、繁6、矮豐3號(hào)

4、、圓柱、冀5092、冀矮9號(hào)、豫麥3號(hào)、豫麥1號(hào)、鄭麥0856在這13份材料中，PPO活性值較低，平均為18.8；同時(shí)，這些品種含有等位基因Psy-A1b/Psy-B1b(低黃色素含量基因組合)，對(duì)降低籽粒中黃色素含量起重要作用。這些小麥品種籽粒中PPO活性和黃色素含量較低，可以作為未來(lái)品質(zhì)育種中親本材料的理想選擇。
　　 2.采用同源克隆的方法得到Ppo-A1g等位變異類(lèi)型的基因全長(zhǎng)。測(cè)定其PPO活性發(fā)現(xiàn)，該類(lèi)型小麥品種表現(xiàn)出

5、低PPO活性，參試品種中具有該類(lèi)型的品種分別為冀874-109、慶豐1號(hào)、齒牙糙、紅蜷芒，其籽粒PPO活性分別為16.3、15.9、25.3、18.5。通過(guò)與Ppo-A1a和Ppo-A1b序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，和Ppo-A1a類(lèi)似，同樣缺失191bp的片段，Ppo-A1g基因下游存在較多的InDel和SNP位點(diǎn)，推測(cè)這些差異位點(diǎn)的存在可能導(dǎo)致了該類(lèi)型基因表達(dá)量降低，進(jìn)而使籽粒中PPO活性下降。
　　 3.部分材料PPO活性與基因型存

6、在不一致的現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有的材料得到的基因型與表型一致，尤其是基因型鑒定屬于低PPO活性的小麥品種西農(nóng)6028和螞蚱麥，其PPO活性分別為54.0和60.8，差異尤其明顯。我們推測(cè)在該材料中可能存在新的主效QTL位點(diǎn)，其對(duì)PPO活性的影響效應(yīng)更大。
　　 4.在硬粒小麥中發(fā)現(xiàn)等位變異類(lèi)型Psy-A1a，這是對(duì)前人研究結(jié)果的補(bǔ)充。本研究發(fā)現(xiàn)，在試驗(yàn)中用到的意大利硬粒小麥中不僅僅有兩種等位變異類(lèi)型：Psy-A1d和Psy-