小麦胚乳ADP-葡萄糖转运蛋白编码基因TaBT1的遗传效应和育种选择研究

发布时间：2023-03-13 18:12

　　我国小麦产量的提升主要依赖于单产的提高,其中千粒重(Thousand kernel weight,TKW)对产量的贡献位于三要素之首。小麦籽粒中65-70%为淀粉,淀粉合成可显著影响小麦TKW和产量。ADP-葡萄糖转运蛋白(BT1)介导的底物ADP-葡萄糖的跨膜转运是淀粉合成途径的重要限速步骤。本研究通过干扰小麦BT1基因的表达及标记与表型性状的相关性分析对TaBT1基因进行遗传效应分析;同时通过扫描来自全球六大小麦主产区的1305份育成品种以研究TaBT1在全球小麦育种过程的选择作用。主要研究结果如下:1.克隆获得TaBT1的三个同源基因,利用中国春“缺体-四体”系将其定位在染色体6A、6B和6D上。该基因主要在幼穗和发育的籽粒中表达,且花后10天籽粒中的表达量达到高峰。三个同源基因的表达水平存在差异,其中A基因组相对表达量最高,D组次之,B组最低。2.花后10天时,RNA干扰(RNA interference,RNAi)转基因小麦三个代表性阳性株系的表达量分别下降20.8%、50.3%和69.5%;淀粉粒的组成也发生了较为明显的改变,相同视野范围内,A型/B型淀粉粒比值降低。成熟后...

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【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 淀粉的组成与结构
        1.1.1 植物淀粉的分类及化学组成
        1.1.2 淀粉粒的形态和大小
    1.2 淀粉合成和贮藏组织
    1.3 淀粉合成过程
        1.3.1 淀粉在叶片中的合成
        1.3.2 淀粉在贮藏器官中的合成
    1.4 淀粉合成相关酶
        1.4.1 蔗糖合酶
        1.4.2 腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶
        1.4.3 颗粒结合型淀粉合成酶
        1.4.4 可溶性淀粉合成酶
        1.4.5 淀粉分支酶
        1.4.6 淀粉去分支酶
    1.5 谷物籽粒淀粉合成过程中相关转运蛋白
        1.5.1 蔗糖转运蛋白（Sucrose transporters，SUTs）
        1.5.2 SWEET蛋白
        1.5.3 葡萄糖-6-磷酸/磷酸转运蛋白（Glucose 6-phosphate/phosphate translocator，GPT）
        1.5.4 ATP/ADP 转运蛋白（ATP/ADP translocator protein，AATP）
        1.5.5 ADP-葡萄糖转运蛋白（ADP-glucose transporter，BT1）
    1.6 本研究的目的和意义
第二章 试验材料与方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 植物材料
        2.1.2 酶及生化试剂
    2.2 试验方法
        2.2.1 田间试验
        2.2.2 田间农艺性状数据采集
        2.2.3 引物设计与合成
        2.2.4 植物叶片DNA提取
        2.2.5 小麦材料总RNA提取
        2.2.6 反转录
        2.2.7 PCR扩增体系及程序
        2.2.8 PCR产物的回收及连接与转化
        2.2.9 质粒提取
        2.2.10 测序反应
        2.2.11 限制性内切酶酶切反应
        2.2.12 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
        2.2.13 载体构建
        2.2.14 农杆菌介导的遗传转化及转基因阳性株系鉴定
        2.2.15 转基因水稻籽粒GUS染色及β-葡萄糖苷酸酶活性分析
        2.2.16 淀粉粒形态观察
        2.2.17 数据统计分析
第三章 结果与分析
    3.1 TaBT1 的克隆与染色体定位
    3.2 TaBT1 表达模式分析
        3.2.1 Ta BT1 的时空表达模式分析
        3.2.2 Ta BT1-6A/6B/6D的表达差异分析
    3.3 TaBT1 转基因小麦功能研究
        3.3.1 Ta BT1 转基因小麦表型分析
        3.3.2 Ta BT1 转基因小麦淀粉粒形态
    3.4 TaBT1 的单倍型及其遗传效应分析
        3.4.1 Ta BT1 单倍型分析及分子标记的开发
        3.4.2 Ta BT1-6B单倍型与产量性状的关联分析
        3.4.3 Ta BT1-6B不同单倍型在遗传群体中的效应
        3.4.4 Ta BT1-6B不同单倍型的表达差异分析
        3.4.5 Ta BT1-6B不同单倍型的启动子活性分析
    3.5 TaBT1-6B等位变异在小麦育种中的选择
        3.5.1 TaBT1-6B等位变异在我国小麦育种中的选择
        3.5.2 TaBT1-6B等位变异在全球小麦主产区的分布
    3.6 TaBT1 在小麦多倍体化过程中的选择
        3.6.1 TaBT1 在多倍体化过程中的核苷酸多态性变化
        3.6.2 TaBT1-6B在多倍体化过程中的遗传分化
    3.7 TaBT1-6B与 TaAGP的单倍型组合效应
第四章 讨论
    4.1 TaBT1 通过影响淀粉合成效率调控小麦TKW
    4.2 造成Ta BT1-6B单倍型之间表型差异的区段位于启动子区
    4.3 基于Ta BT1-6B等位变异的分子标记在育种中的应用潜力
    4.4 TaBT1 在小麦多倍化和改良过程中经历了选择
    4.5 由当前小麦市场需求引发的关于淀粉研究的思考
第五章 结论
参考文献
附录
致谢
作者简历



本文编号：3762136