小麥莖稈木質(zhì)素含量相關基因TaCOMT克隆、功能標記開發(fā)和關聯(lián)分析.pdf

1、莖稈木質(zhì)素含量是影響小麥（Triticum aestivum L.）倒伏的重要因素，而咖啡酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMT）是木質(zhì)素生物合成途徑的關鍵酶。因此，發(fā)掘COMT基因不同等位變異并開發(fā)功能標記對小麥莖稈木質(zhì)素含量的遺傳改良具有重要意義。本研究選用166份來自我國黃淮麥區(qū)及國外的小麥主栽品種及高代品系，測定其在2年4個環(huán)境下的莖稈木質(zhì)素含量；采用同源克隆結(jié)合PCR驗證的方法，克隆小麥TaCOMT基因，分析其在不同品種中的等位變異并開

2、發(fā)功能標記；同時采用90K SNP芯片對莖稈木質(zhì)素含量進行全基因組關聯(lián)分析（GWAS）。主要結(jié)果如下：
　　1.對166份小麥品種莖稈木質(zhì)素含量分析表明，基因型、環(huán)境及其互作效應均對莖稈木質(zhì)素含量具有顯著影響。莖稈木質(zhì)素含量廣義遺傳力為0.90，因此，可在小麥育種早期世代對莖稈木質(zhì)素含量進行有效選擇。
　　2.克隆了小麥3A、3B和3D染色體上 COMT基因的全長基因組 DNA序列，分別命名為TaCOMT-3A、TaCOMT

3、-3B和TaCOMT-3D。三個基因均含兩個外顯子和一個內(nèi)含子，其編碼區(qū)序列（CDS）均為1071 bp，一致性達97.9％，編碼氨基酸序列相似性達99.1%；內(nèi)含子區(qū)變異較大，序列一致性為81.7%。同源分析表明，與雙子葉植物相比，TaCOMT基因和來自其他單子葉植物COMT基因親緣關系更近。
　　3.對于TaCOMT-3A基因，發(fā)現(xiàn)兩個等位變異，分別命名為TaCOMT-3Aa和TaCOMT-3Ab，其中TaCOMT-3Ab在第

4、二外顯子中存在一個單堿基缺失，導致蛋白翻譯提前終止。據(jù)此開發(fā)了可區(qū)分這兩種變異的酶切擴增多態(tài)性序列（CAPS）標記，命名為COMT3A-CAPS。用166份小麥品種（系）對其進行驗證，兩種基因型材料間莖稈木質(zhì)素含量差異不顯著。
　　4.對于TaCOMT-3B基因，發(fā)現(xiàn)兩個等位變異，分別命名為TaCOMT-3Ba和TaCOMT-3Bb，其在3'-UTR處存在一個222 bp的插入/缺失（InDel），據(jù)此開發(fā)了一個共顯性功能標記，命

5、名為COMT-S3B。該標記在基因型為TaCOMT-3Ba和TaCOMT-3Bb的品種（系）中可分別擴增出638和416 bp的特異片段。在2年4個環(huán)境下，基因型為TaCOMT-3Ba的品種（系）莖稈木質(zhì)素含量顯著高于基因型為TaCOMT-3Bb的品種（系）。表明TaCOMT-3B對小麥莖稈木質(zhì)素含量具有顯著影響，標記COMT-S3B可有效用于小麥莖稈木質(zhì)素含量的分子標記輔助選擇，加快育種進程。
　　5.從小麥90K SNP芯片標