水稻籽粒γ-氨基丁酸含量QTL位点qGABA8的精细定位及基因候选

发布时间：2020-05-10 08:27

【摘要】：水稻是世界上最主要的粮食作物之一,研究发现,部分稻米中富含一种功能性营养成分—γ-氨基丁酸(GABA),然而,目前对于作物中γ-氨基丁酸的研究主要集中在生理特性和代谢合成方面,对作物籽粒γ-氨基丁酸含量的遗传规律研究极少。因此,充分发掘富γ-氨基丁酸水稻种质资源,研究其遗传规律,不仅对培育富γ-氨基丁酸水稻新品种具有重要意义,而且可为作物中γ-氨基丁酸含量的遗传研究提供理论依据。本研究以Y-氨基丁酸含量低的宁农黑粳为母本与γ-氨基丁酸含量高的高粱稻-1为父本杂交,获得杂交F1,自交后获得F2及F2:3家系。以6162个F2及F2:3家系单株组成的精细定位群体为试验材料,以初级定位结果RM342和RM515为上下游侧翼标记,开发新的标记,将水稻籽粒γ-氨基丁酸含量QTL位点qGABA8精细定位在RM342和G121之间大约183Kb的范围内,根据水稻基因组注释,发现该区间内存在29个预测基因。具体研究结果如下:1.本研究利用水稻籽粒γ-氨基丁酸含量QTL初定位结果中3个贡献率高的SSR标记对216个单株组成的F2群体进行基因型分型,分析主效QTL位点及位点的作用效果,确定以第8号染色体上的位点qGABA8为主效QTL位点,获得用于交换株筛选的最佳基因型是HBA或BHA。2.利用侧翼标记逼近法,以与目标基因紧密连锁的上、下游标记RM342和RM515为侧翼标记,设计了 102对InDel标记,共筛选出11对多态性标记,其中位于RM342和RM515之间的G56与G58标记对初定位遗传图谱进行进一步加密;以宁农黑粳/高粱稻-1杂交F2及F2:3家系4350个单株组成的群体为试验材料,通过分子标记进行重组个体筛选,以获得目标区段为杂合且具有高粱稻-1遗传背景的材料,共获得定位区间内发生遗传重组的交换单株151个,将水稻籽粒γ-氨基丁酸含量QTL qGABA8次级定位在标记RM342与G56之间大约235Kb的范围内。3.以次级定位筛选到的151株交换株及其85个F2交换株衍生出的F2:3家系1020株,66个F2:3交换株衍生出的F3:4家系792株单株为试验材料,共1963株;利用次级定位中与目标基因紧密连锁的RM342与G56为上下游标记,在次级定位区间设计了 30对InDel标记,其中有1对多态性标记(G121);利用侧翼标记逼近法,进行交换株筛选,最终,在RM342与G121内筛选到53株交换株,结合交换单株表型进行分析,将qGABA8精细定位在RM342与G121标记183Kb区间内。4.结合qGABA8精细定位区间,发现该区间有29个基因,对这29个基因分别进行了生物信息学分析;其中有2个未知功能基因,有27个基因编码已知结构域蛋白。在27个已知的基因编码的蛋白质中,有3个基因与逆转录病毒GAG蛋白有关,表明在该区间存在一个编码病毒受体蛋白家族的基因簇;有21个基因与表达蛋白有关,在21个表达蛋白中,有6个基因,根据TMHMM和Signal PHMM推测,具有跨膜结构域或信号肽,说明有可能为蛋白激酶,也有可能为转录因子,因此可能在水稻生命活动中起作用。还有3个基因有着不同的作用,LOC_Os08g32280.1基因调节水稻根系全蛋白质组内上调和下调的蛋白质斑点;LOC_Os08g32370.1基因是粘蛋白相关的表面蛋白;LOC Os08g32500.;基因中 nucleobase-ascorbatetransporter(NAT)是高度疏水的蛋白质,在拟南芥和水稻基因组中发现了相似数量的基因。
【图文】：

米胚芽,方法,糙米,氨基丁酸

１．６ｍｇ／１００ｇ，糙米中的Ｙ－氨基丁酸含量为〗６．１ｍｇ／Ｋ）０ｇ。罗曦等？认为，发芽前稻米的各部分逡逑Ｙ－氨基丁酸含量由高到低依次是皮胚、颖壳、糙米、精米，稻谷和糙米萌发后各部分Ｙ－氨基丁酸逡逑含量由高到低依次为：胚芽、糙米、精米。张晖等１Ｗ发现了米胚芽富集的方法，如图１－１。逡逑糙米逡逑ｉ逦富含邋ＧＡＢＡ邋米胚芽（３５０－４００．邋ｍｇ／１００邋ｇ）逡逑米糠一精米一白米逦１逦１邋丨邋１逡逑Ｉ逦／杀菌一干燥一焙煎一粉碎一造粒逡逑去杂一米胚芽一脱脂（低温）一ＧＡＢＡ富集逡逑＼抽提一分离精制一浓缩杀菌一喷雾干燥逡逑Ｉ逡逑高浓度邋ＧＡＢＡ邋米胚芽（５０（ｈ８００邋ｍｇ／１００邋ｇ）逡逑ＨＯＯＣ－ＣＨ：ＣＨ２ＣＨＮＨ２ＣＯＯＨ邋（谷氨酸）逡逑Ｉ（内源酶）逡逑ＮＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ邋（邋Ｙ－Ｓ基丁酸）逡逑图１－１米胚芽富集的方法１３０１逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｒｉｃｅ邋ｇｅｒｍ邋ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ邋ｍｅｔｈｏｄ１＇０１逡逑－２－逡逑

曲线,氨基丁酸,含量标准,曲线

，－４０邋ｍｉｎ以上；如果保存时间为３天或更少时，可用乙腈／水（６０：４０）冲过３天或不能确定时，用１００％乙腈冲洗２０邋ｍｉｎ。逡逑线的绘制逡逑的标准溶液，依次吸取〗０邋Ｈｉ进行衍生化处理，待测标液自动吸取１０邋积为纵坐标（Ｙ），标品浓度为横坐标（Ｘ）绘制标准曲线。逡逑３－８中的数据，绘制标准曲线图（图３－１），拟合标准曲线方程为：逡逑０１３，，相关系数邋Ｒ２邋＝邋０．９９９６。逡逑表３－８邋ＨＰＬＣ法测定Ｙ－氨基丁酸标品峰面积数据逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－７邋Ｔｌｉｅ邋ｐｅａｋ邋ａｒｅａ邋ｄａｔａｓ邋ｏｆ邋ｙ－ａｍｉｎｏｂｕｔｙｒｉｃ邋ａｃｉｄ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｐｒｏｄｕｃｔｓ邋ｂｙ邋ＨＰＬＣ逡逑ｇ／ｍＬ）逡逑０．００２５逦０．００５逦０．０１逦０．０２逦０．０４逦０．０６ｓｔｅｎｃｅ逡逑（Ａ）逡逑２９５７６３１逦３７０８５０２逦６９４１２９２逦１１６４１１７２逦２１２８２３４４逦３１９３７１２３ａｒｅａ逡逑’
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511

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