小麥籽粒過氧化物酶活性QTL分析及相關(guān)基因克隆和功能標(biāo)記開發(fā).pdf

1、面粉顏色是決定小麥品質(zhì)的重要因素，小麥籽粒中過氧化物酶(Peroxidase，POD)活性對(duì)面粉及其制品色澤存在褐變和漂白的雙重作用。因此探究POD基因的特性并開發(fā)相應(yīng)的功能標(biāo)記，對(duì)于改良小麥品質(zhì)和分子輔助育種具有重要意義。本研究選用豆麥/石4185RIL群體結(jié)合90K的iSelect基因芯片進(jìn)行POD活性的QTL分析;應(yīng)用同源克隆結(jié)合PCR驗(yàn)證的方法，克隆POD基因并分析其在不同品種中的等位變異，開發(fā)相應(yīng)的功能標(biāo)記;分析281份不同麥

2、區(qū)品種的基因型與POD活性之間的關(guān)系并驗(yàn)證功能標(biāo)記的有效性。主要結(jié)果如下:
　　1.對(duì)豆麥/石4185RIL群體的214個(gè)品系，在4個(gè)環(huán)境下的POD活性分析表明，基因型、環(huán)境和基因型與環(huán)境互作效應(yīng)對(duì)POD活性均具有顯著影響，籽粒POD活性的廣義遺傳力為0.76。因此，可以在小麥育種早期世代根據(jù)育種目標(biāo)對(duì)POD活性進(jìn)行選擇。
　　2.利用豆麥/石4185 RIL群體的214個(gè)品系、7391個(gè)SNP標(biāo)記和一個(gè)新開發(fā)的STS標(biāo)記對(duì)

3、普通小麥POD活性進(jìn)行QTL分析。共檢測(cè)到3個(gè)QTL，QPod.caas-3AL、 QPod.caas-4BS和QPod.caas-5AS，分別位于3AL、4BS和5AS上。QPod.caas-3AL位于SNP標(biāo)記Excalibur_c6906_1167和STS標(biāo)記POD-3A1/POD-3A2之間，QPod.caas-4BS位于SNP標(biāo)記BS00026143_51和Excalibur_c17607_542之間，QPod.caas-5A

4、S位于SN標(biāo)記wsnp_ Ex_c16551_25061517和CAP8_s9855_165之間。QPod.caas-3AL、 QPodcaas-4BS和QPod.caas-5AS在不同環(huán)境下能分別解釋5.3-9.2％、9.3-21.2％和5.8-11.7％的表型變異。
　　3.利用同源克隆的方法克隆了普通小麥3A、3B、7A、4A和7D染色體上POD基因的全長編碼序列，分別命名為TaPod-A1、TaPod-B1、TaPod-A

5、2、TaPod-A3和TaPod-D2，其編碼區(qū)(Coding sequence，CDS)長度分別為1107、1110、1089、1083和1077 bp。TaPod-A1和TaPod-B1基因都含有一個(gè)內(nèi)含子，與水稻prx23基因一致;而TaPod-A2、TaPod-A3和TaPod-D2基因均不含內(nèi)含子。
　　4.通過對(duì)不同小麥品種的TaPod-A1基因序列進(jìn)行多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)了TaPod-A1基因的兩個(gè)等位變異，分別命名為T

6、aPod-A1a和TaP od-A1b，并據(jù)此開發(fā)了一對(duì)顯性互補(bǔ)的功能標(biāo)記POD-3A1和POD-3A2。POD-3A1在TaPod-A1a的材料中能擴(kuò)增出291bp的片段，與低POD活性相關(guān)，而在TaPod-A1b型的材料中沒有擴(kuò)增片段。POD-3A2則只能在TaPod-A1b型的材料中擴(kuò)增出766bp的片段，與高POD活性相關(guān)，在TaPod-A1a型的材料中沒有擴(kuò)增片段。利用一套中國春缺體-四體系、3AL和3AS雙端體系將POD-3

7、A1和POD-3A2定位在小麥3AL染色體上，與SNP標(biāo)記連鎖分析結(jié)果一致。用此功能標(biāo)記POD-3A1和POD-3A2檢測(cè)281份來自3個(gè)麥區(qū)的小麥材料，不同麥區(qū)不同基因型的POD活性差異達(dá)到5％顯著水平。此外，還利用豆麥/石4185RIL群體的214個(gè)品系對(duì)標(biāo)記進(jìn)行了驗(yàn)證，4個(gè)環(huán)境下不同基因型的POD活性差異達(dá)到1％顯著水平;QTL分析結(jié)果表明QPod.caas-3AL即是TaPod-A1。因此，顯性互補(bǔ)的標(biāo)記POD-3A1和POD-