谷子酸性磷酸酶ACP家族基因鉴定与SiACP1耐低磷单倍型分析

发布时间：2024-05-20 00:24

　　细胞内酸性磷酸酶(ACP)是一种将液泡内的磷酸酯水解为无机磷的酶,普遍存在于植物组织中,在调控植物磷营养方面起着重要作用。谷子具有耐贫瘠特性,蕴藏着重要的耐低磷优异位点。挖掘谷子SiACP基因的关键变异位点和单倍型,促进分子标记辅助培育新品种,是解决土壤有效磷缺乏的主要遗传育种途径之一。通过同源序列比对的方式共获得了13个谷子以及其他3种禾本科作物的ACP家族基因,并对其进行生物信息学分析,结果发现,ACP家族基因在禾本科作物的数量和分布具有一定的规律性,均具有高度保守的磷酸酶结构域和基序。通过家族进化树分析发现,单子叶植物ACP基因与双子叶植物ACP基因在进化过程中出现明显的分支。转录组数据的表达模式结果显示,C4植物谷子的SiACP1基因表达模式具有明显的组织表达特异性,而SiACP2和SiACP3基因在整个生长发育阶段的不同组织表达量均较高。通过候选基因关联分析和单倍型分析发现,位于SiACP1启动子的SNP与耐低磷相关性状显著关联,并初步鉴定到一个与谷子耐低磷性状相关的有利单倍型ACPHap2。研究结果将为作物耐低磷优良种质育种提供一定的基因遗传信息参考。

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【部分图文】：

图1单双子叶植物ACP家族基因进化关系(A)、基因结构分析(B)和蛋白motif组成成分分析(C)

通过绘制不同单子叶植物和双子叶植物的ACP基因结构发现(图1-B),在单子叶植物中,第Ⅴ簇水稻、高粱、玉米和谷子的ACP基因不含内含子,大豆Glyma08g03350和水稻OsACP3基因只含一个内含子。由此推测,这些ACP基因可能产生或分化的时间较晚,其功能相对专一。而其他单双....

图2禾本科植物水稻、高粱、玉米和谷子ACP基因在正常条件下不同组织的表达模式分析

为了研究SiACP家族基因在谷子生长发育过程的作用,从不同物种的基因组数据库中筛选出ACP家族基因在水稻、高粱、玉米、谷子的不同组织(根、茎、叶、穗及籽粒)和不同发育时期的表达数据,并对不同物种的ACP基因表达水平绘制热图。由图2可知,不同禾本科植物的ACP基因表达模式具有明显的....

图6不同单体型在正常磷和低磷条件下的株高、根长、根和地上部干质量相对值比较差异分析

通过比较分析正常磷和低磷条件下的株高、根长、地上部、根干质量的相对值发现,ACPHap1单体型与ACPHap2单体型的相对株高、相对根长、根干质量存在显著差异(P<0.05)(图6)。例如,ACHap1和ACPHap2单体型的相对株高平均值分别为33.45%和-23.14%;而A....

图3谷子SiACP基因的多态性位点分布及其与低磷条件下苗期相关表型的关联分析

为了分析谷子SiACP1、SiACP2和SiACP3基因在谷子核心种质资源中的多态性,以及挖掘耐低磷相关性状的优异变异位点,本研究基于Jia等[12]利用高通量测序IlluminaHiSeq2000平台重测序的916份谷子种质资源,挑选出具有耐低磷相关表型的160份谷子种质基....

本文编号：3978676