BMR饲草高梁农艺性状、品质特性及木质素合成中COMT基因的表达

发布时间：2016-11-10 11:42

本文关键词：BMR饲草高梁农艺性状、品质特性及木质素合成中COMT基因的表达，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业大学》 2015年

BMR饲草高梁农艺性状、品质特性及木质素合成中COMT基因的表达

李源

【摘要】：本研究分别选取白脉(White midrib, WMR)、蜡脉(Green midrib, GMR)、褐色中脉(Brown midrib, BMR)的青贮高梁(Sorghum bicolor (L.) Moench)、苏丹草(Sorghum sudanense (Piper) Stapf.)、高丹草(S.bicolor (L.) Moench×S.sudanense (Piper) Stapf.)为试验材料,于2011-2013年分析了不同利用方式下饲草高粱(青贮高粱、苏丹草、高丹草)农艺性状的变化趋势,揭示了不同叶脉类型饲草高粱品质性状的表达规律,构建了BMR饲草高粱营养生长模型,研究了BMR饲草高粱木质素含量变化对抗倒性的响应,并通过分子生物学技术,探索了木质素合成过程中关键酶基因COMT的功能特性及木质素含量降低的分子机制。为饲草高粱种质资源的挖掘及新品种选育提供理论依据。主要研究结果如下： (1)通过对不同利用方式下BMR-6、BMR-12型饲草高粱(青贮高粱、苏丹草、高丹草)主要农艺性状的研究,结果表明,与白脉、蜡脉饲草高粱相比,在相同茬次及刈割次数处理下,BMR-6、BMR-12型青贮高粱的鲜、干草产量均有不同程度的下降,以BMR-6型下降幅度较高；BMR-6型苏丹草的鲜、干草产量在相同处理下比对照是增加的；BMR-6型高丹草的鲜、干草产量比对照是降低的。相同BMR饲草高粱的产量、品质及抗逆性状均不同品种间表现出一定的差异性,可能与遗传背景有关。 (2)通过对不同叶脉饲草高梁品质性状的测定分析,结果表明,不同叶脉饲草高粱的品质性状呈显著性差异(P0.05); BMR饲草高粱(BMR-6+BMR-12)的平均ADL、NDF、ADF含量分别比非BMR类型(WMR+GMR)降低28.0%、4.1%、5.8%,平均CP含量增加8.0%；BMR饲草高粱中以BMR-12型的ADL含量比BMR-6显著降低24.2%,CP含量显著升高13.0%；不同叶脉饲草高粱品质特性排序为：BMR-12BMR-6GMRWMR。BMR型饲草高粱的品质特性从拔节期(株高130cm)就开始表达,尤以BMR-12饲草高粱品质性状表现较优。 (3)通过不同时期BMR饲草高粱营养品质性状的动态分析,建立了BMR饲草高粱营养生长变化规律的模型。结果表明,BMR-6、 BMR-12型饲草高粱的株高、干物质产量随生育天数的增加符合Logistic增长模型,ADL、NDF、ADF含量变化呈“升-降-升”趋势,符合曲线方程变化规律,CP含量符合指数衰变式模型。研究结果为BMR饲草高粱的科学利用提供理论依据。 (4)通过构建BMR-12型饲草高粱及其近等基因系,测定ADL含量、抗倒指数等相关指标,结果表明,BMR-12单株的木质素含量显著低于对照N-12(P0.05),抗倒指数(0.29)显著高于对照的0.22(p0.05)。 BMR-12、 N-12中木质素含量与抗倒指数的相关系数分别为-0.44、-0.21,二者无显著相关性,由此表明,BMR饲草高梁木质素含量的降低并不一定降低其抗倒性。 (5)利用RT-PCR和RACE分析了BMR饲草高粱木质素合成中COMT基因的功能表达,结果表明,该基因包括一个完整的开放阅读框,含有1089bp核苷酸,编码362个氨基酸,GC含量66.21%,分子量为39.6kDa,等电点pI为5.6。序列比对发现,BMR基因型突变体与对照序列存在两个碱基差异,其中第1个碱基没有造成氨基酸的改变；第2个突变造成129位点的谷胺酰胺(Glu)变成终止子,造成转录提前终止。这一突变很可能导致BMR饲草高粱木质素含量的降低。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S514;S548
【目录】：

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