青稞蓝粒性状的遗传分析及主效基因分离

发布时间：2020-10-02 11:14

　　 青稞(Hordeum vulgare Linn.var.nudum Hook.f.)是禾本科(Gramineae)小麦族大麦属(Hordeum Linn.)植物,在青稞地方品种富含蓝色籽粒性状,其富含花青素的蓝色籽粒可以为人们提供更丰富的营养,并且是良好的遗传学标记,但其分子遗传机理尚不清楚。本研究通过重组自交系的经典遗传分析鉴定控制蓝粒性状的遗传位点,通过高通量转录组测序和生物信息学分析,挖掘青稞蓝粒和白粒中花青素代谢相关基因的表达或结构差异,并进行主效基因的克隆及分析,为解析青稞蓝粒性状的分子遗传机理提供良好的理论基础。主要实验结果如下:1、在195株重组自交系中,蓝粒(46株)与白粒(149株)的性状分离比为1:3,因此蓝粒性状为隐性性状,由一个隐性基因控制的。2、蓝白粒品种糊粉层的RNA-seq分析发现白粒和蓝粒转录组差异表达基因有13778个,其中发生上调的基因有5726个,发生下调的基因有8052个,在KEGG代谢通路被注释的基因有8673个,“黄酮类生物合成”和“花青素生物合成”代谢途径变化最大。进一步分析发现花青素合成代谢的结构基因在蓝粒青稞中有较高的表达量,这表明其花青素的生物合成是较活跃的。花青素生物合成代谢调控的转录因子HvMYC基因和HvMYB基因在蓝粒中表达量比白粒中的log2FoldChang最大值分别为9.47和4.10。花青素生物合成代谢结构基因的表达是受HvMYC基因和HvMYB基因的调控,因此,HvMYC基因和HvMYB基因的高表达很有可能是青稞蓝色籽粒中高花青素积累的关键基因。3、基于转录组信息,分离在青稞蓝白粒糊粉层中主要表达的HvMYB和HvMYC基因。HvMYB基因全长732 bp,属于SANT超基因家族,蛋白质疏水性的最大值是1.55,最小值是-2.53,疏水平均值为-0.49,表明此类蛋白质有一定的亲水性。蛋白质序列的跨膜区分析发现二级结构以α-螺旋(45.5%)和不规则盘绕(35.8%)为蛋白质最大量的结构原件,其次还有延伸链(12.8%)、β-转角(5.84%);HvMYC基因全长为1668 bp,属于b HLH超基因家庭,蛋白质疏水性的最大值为2.3,最小值为-3.2,疏水平均值为-0.45,表明其有一定的亲水性,二级结构以α-螺旋(44.3%)和不规则盘绕(32.6%)为蛋白质最大量的结构原件,其次有延伸链(10.5%)、β-转角(4.57%)。分子系统发生分析表明:分离到的HvMYB和HvMYC基因与小麦、节节麦、二穗短柄草等物种中调控花青素生物合成代谢的基因亲缘关系比较接近。
【学位单位】：青海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.3
【部分图文】：

青稞

图 1-2 色素生物合成的途径Figure 1-2 The biosynthesis pathway of pigment biosynthesis组学概述

图 1-3 测序技术的发展时间Figure 1-3 The development schedule of sequencing technology：HeliScope 螺旋镜；Nanopore 纳米孔；IonPGM 离子探针。NA-Seq 是运用深度测序技术对待测物进行转录组分析的技术[59]，它表达基因，且不限制于有参考的基因组序列信息，还适用在无参考

【参考文献】

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本文编号：2832346