甘薯淀粉合成相關(guān)基因的克隆與分子標(biāo)記開(kāi)發(fā).pdf

1、甘薯(Ipomoea batatas(L.) Lam)是重要的塊根類糧食作物，生物產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量高，淀粉是衡量甘薯品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。高淀粉型甘薯育種一直是國(guó)內(nèi)外甘薯育種的主要目標(biāo)。甘薯是六倍體作物，自交不親和、遺傳背景復(fù)雜，甘薯EST信息和核酸序列相對(duì)較少，其分子生物學(xué)研究落后于玉米、小麥等作物。目前在甘薯淀粉含量方面的遺傳研究多停留在QTL定位水平，鑒定到的分子標(biāo)記與主效QTL距離較遠(yuǎn)并且標(biāo)記檢測(cè)程序復(fù)雜，不利于其在育種工作中的應(yīng)用

2、。本研究以淀粉含量不同的甘薯為材料，通過(guò)同源克隆方法從甘薯中克隆淀粉合成酶基因，開(kāi)發(fā)與淀粉含量相關(guān)的分子標(biāo)記，并在我國(guó)的甘薯常規(guī)品種中進(jìn)行驗(yàn)證，有利于應(yīng)用分子標(biāo)記對(duì)甘薯淀粉含量的改良，主要結(jié)果如下:
　　(1)利用同源克隆技術(shù)從甘薯中分離了淀粉合成相關(guān)酶基因IbSSS cDNA序列，又從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得IbGBSS、IbISA、IbAGPase、IbSBEⅠ、IbSBEⅡcDNA序列，通過(guò)生物信息學(xué)方法分析甘薯淀粉合成相關(guān)酶基

3、因的核苷酸序列、一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量、等電點(diǎn)、功能結(jié)構(gòu)域、等信息。通過(guò)同源克隆，我們得到IbSS編碼區(qū)全長(zhǎng)1974bp，編碼657個(gè)氨基酸。IbSSS蛋白屬于Glycosyltransferase_GTB_type超家族，轉(zhuǎn)運(yùn)肽預(yù)測(cè)結(jié)果顯示IbSSS蛋白定位于葉綠體中，蛋白同源比對(duì)結(jié)果顯示IbSSS氨基酸序列與馬鈴薯、番茄、木薯同源性分別為72％、71％和70％。
　　(2)根據(jù)已有的cDNA序列，在高淀粉漯

4、徐薯8號(hào)和低淀粉的鄭薯20中克隆IbGBSS、IbA GPase四個(gè)大亞基，兩個(gè)小亞基的基因組序列以及IbSSS的基因組序列，基因結(jié)構(gòu)分析表明IbAGPaseLS1，IbA GPaseLS2，IbAGPaseLS3，IbAGPaseLS4都含有13個(gè)內(nèi)含子，IbAGPaseSS1，bA GPaseSS2都含有8個(gè)內(nèi)含子。IbAGPase四個(gè)大亞基基因的內(nèi)含子數(shù)目比較一致，兩個(gè)小亞基基因的內(nèi)含子數(shù)目一致。IbGBSSI含有12個(gè)內(nèi)含子，I

5、bSSS含有14個(gè)內(nèi)含子。
　　(3)利用qRT-PCR技術(shù)分析這些基因在塊根膨大不同時(shí)期的表達(dá)水平，結(jié)果表明，在塊根膨大的初期，IbSBEⅠ和IbSBEⅡ在兩個(gè)品種中的轉(zhuǎn)錄本水平持續(xù)增高。IbSBEⅠ高淀粉的漯徐薯8號(hào)中表達(dá)量高，而IbSBEⅡ在低淀粉的鄭薯20中表達(dá)量高。在鄭薯20中，IbISA的表達(dá)量在塊根膨大的初期逐步升高，在前中期達(dá)到最高，而在漯徐薯8號(hào)中，IbISA在前期，中期的表達(dá)量保持平穩(wěn)，在后期表達(dá)量卻明顯提升，

6、而且發(fā)現(xiàn)IbISA在鄭薯20中的表達(dá)量明顯高于漯徐薯8號(hào)。IbGBSS的表達(dá)量變化與IbSBEⅠ，IbSBEⅡ，IbISA類似，推測(cè)它們可能在塊根膨大的初期協(xié)同作用促進(jìn)淀粉的快速合成。總之，這四個(gè)基因在漯徐薯8號(hào)和鄭薯20兩個(gè)品種中表達(dá)模式有顯著的差異。
　　(4)根據(jù)從淀粉含量有明顯差異的漯徐薯8號(hào)和鄭薯20中克隆獲得的8個(gè)基因組序列，通過(guò)分析每一個(gè)基因在高淀粉和低淀粉品種的序列差異，直接開(kāi)發(fā)與功能相關(guān)的SNP和Indel標(biāo)記，