甘薯淀粉合成相關基因的克隆與分子標記開發(fā).pdf

1、甘薯(Ipomoea batatas(L.) Lam)是重要的塊根類糧食作物，生物產量和淀粉產量高，淀粉是衡量甘薯品質的一項重要指標。高淀粉型甘薯育種一直是國內外甘薯育種的主要目標。甘薯是六倍體作物，自交不親和、遺傳背景復雜，甘薯EST信息和核酸序列相對較少，其分子生物學研究落后于玉米、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，鑒定到的分子標記與主效QTL距離較遠并且標記檢測程序復雜，不利于其在育種工作中的應用

2、。本研究以淀粉含量不同的甘薯為材料，通過同源克隆方法從甘薯中克隆淀粉合成酶基因，開發(fā)與淀粉含量相關的分子標記，并在我國的甘薯常規(guī)品種中進行驗證，有利于應用分子標記對甘薯淀粉含量的改良，主要結果如下:
　　(1)利用同源克隆技術從甘薯中分離了淀粉合成相關酶基因IbSSS cDNA序列，又從NCBI數(shù)據庫中獲得IbGBSS、IbISA、IbAGPase、IbSBEⅠ、IbSBEⅡcDNA序列，通過生物信息學方法分析甘薯淀粉合成相關酶基

3、因的核苷酸序列、一級結構、二級結構、三級結構、相對分子質量、等電點、功能結構域、等信息。通過同源克隆，我們得到IbSS編碼區(qū)全長1974bp，編碼657個氨基酸。IbSSS蛋白屬于Glycosyltransferase_GTB_type超家族，轉運肽預測結果顯示IbSSS蛋白定位于葉綠體中，蛋白同源比對結果顯示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)根據已有的cDNA序列，在高淀粉漯

4、徐薯8號和低淀粉的鄭薯20中克隆IbGBSS、IbA GPase四個大亞基，兩個小亞基的基因組序列以及IbSSS的基因組序列，基因結構分析表明IbAGPaseLS1，IbA GPaseLS2，IbAGPaseLS3，IbAGPaseLS4都含有13個內含子，IbAGPaseSS1，bA GPaseSS2都含有8個內含子。IbAGPase四個大亞基基因的內含子數(shù)目比較一致，兩個小亞基基因的內含子數(shù)目一致。IbGBSSI含有12個內含子，I

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

6、而且發(fā)現(xiàn)IbISA在鄭薯20中的表達量明顯高于漯徐薯8號。IbGBSS的表達量變化與IbSBEⅠ，IbSBEⅡ，IbISA類似，推測它們可能在塊根膨大的初期協(xié)同作用促進淀粉的快速合成?？傊?，這四個基因在漯徐薯8號和鄭薯20兩個品種中表達模式有顯著的差異。
　　(4)根據從淀粉含量有明顯差異的漯徐薯8號和鄭薯20中克隆獲得的8個基因組序列，通過分析每一個基因在高淀粉和低淀粉品種的序列差異，直接開發(fā)與功能相關的SNP和Indel標記，