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)，對作物的生長發(fā)育、色素沉積以及抗逆生理都起著重要作用，同時也有利于人類的營養(yǎng)健康和疾病防御。小麥作為世界主要糧食作物之一，是人類和動物的主要營養(yǎng)來源，對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制，更好的用于培育高類黃酮含量的小麥品種。同時穗發(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)芽遺傳機理分析和抗性育種。本研究通過觀察不同顏色普通小麥籽粒發(fā)育過程，分析了類黃酮生物合成途徑關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄表達;同時分析了來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，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)通過觀察不同顏色小麥籽粒發(fā)育過程的色素沉積過程，分析類黃酮生物合成途徑7個結(jié)構(gòu)酶基因（Ta4CL、TaCHS、TaCHI、TaF3H、Ta

3、F3'H、TaDFR、TaANS）和2個轉(zhuǎn)錄基因（TaMYB、TabHLH）在不同顏色小麥籽粒發(fā)育過程中的動態(tài)轉(zhuǎn)錄表達水平，測定不同酶基因的轉(zhuǎn)錄表達對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（即開花后22天到30天）開始呈現(xiàn)顏色差異，深色小麥（黑、紫、藍）在胚遠端逐漸出現(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)出不同的表達模式，在不同材料間及籽粒不同發(fā)育時期，其表達水平不同。在深色小麥中，各

4、結(jié)構(gòu)基因的表達量高于淺色小麥，而轉(zhuǎn)錄基因的表達具有相同模式。其中，TaF3H和TaF3'H基因分別在深色和淺色小麥中表達差異明顯，推測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234份來自世界不同氣候類型的普通小麥TaAmy1和TaAmy3基因進行克隆和序列結(jié)構(gòu)分析，并對其推導(dǎo)的氨基酸序列進行比較。結(jié)果表明，普通小麥T

5、aAmy1基因具有4個外顯子和3個內(nèi)含子，該基因同源性高達96％，編碼區(qū)總共有14個核苷酸變異位點引起了氨基酸的改變，其余變異位點均為同義突變。TaAmy3基因含有3個外顯子和2個內(nèi)含子，同源性高達98.87％，其編碼區(qū)總共15個位點引起氨基酸的變異。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，變異率低的特點。TaAmy1和TaAmy3基因編碼的α-淀粉酶，在保持籽粒萌發(fā)及發(fā)育過程中具有重要作用，該