燕麦淀粉含量测定及颗粒结合型淀粉合成酶基因（GBSS Ⅰ）片段克隆

发布时间：2017-04-23 16:10

  本文关键词：燕麦淀粉含量测定及颗粒结合型淀粉合成酶基因（GBSS Ⅰ）片段克隆，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：燕麦是禾本科燕麦属(Avena L.)草本植物,为世界八大粮食作物之一,具有耐寒,抗旱,耐土地脊薄,耐适度盐碱,不与小麦稻谷争夺耕地,及农业风险系数低的优点。是一种特殊的多用途作物。发展燕麦种植加工对于促进农业可持续发展具有重要意义。淀粉是燕麦中主要被人类用作食物的部分,有直链淀粉和支链淀粉之分,前人研究表明GBSSI基因在决定淀粉糯性方面具有重要作用。淀粉种类与作物性能和应用前景直接相关,且其含量的高低在评价燕麦品质和选种、育种时具有实际意义。本研究对特选的燕麦材料进行淀粉含量测定及其可能的主要功能基因的基因片段克隆分析,以期获得燕麦淀粉总体含量情况、直链与支链淀粉各占比重情况,讨论供试材料的对生活和生产指导价值；利用获得的GBSSI基因片段为燕麦系统发育情况提供新的证据；获得与淀粉相关特定功能基因片段及其与淀粉含量间的相互关系。主要研究结果如下：1)用双波长法对来自世界各地的107个居群(25个物种)燕麦材料进行支链、直连淀粉含量的测定,结果表明所测材料之间淀粉含量差异显著。所测107个居群中,供试燕麦物种间进行的频率分布统计显示,燕麦各个物种直链淀粉含量在5%～10%高频率分布,支链淀粉含量在45%-50%高频率分布。本次供选材料中没有直链淀粉含量在15%～20%之间的燕麦物种。根据谷物胚乳淀粉一般情况,直链淀粉含量接近零,即低于1%的为糯性,所试验材料中编号CN25869的A. agadiriana为糯性燕麦材料,直链淀粉含量为0.7%,据此判断燕麦种质资源中存在自然全糯质类型；其他直链淀粉含量较低的居群有编号CN25863、CN21388和CN22633,试验编号分别为Aaga7AB,Acla31Cp,Ahir46As。总体看来,燕麦属中直链淀粉含量较低的物种有4个,分别是A. clauda4.88%、A. hirtula6%、A. eriantha6.1%和A. agadiriana6.28%。不同倍性的燕麦物种中,Cp基因组二倍体直链淀粉含量平均值最低,而直链淀粉含量低于1%的A. agadiriana编号CN25869的居群属于AB基因组四倍体。所有供试的六倍体栽培燕麦(A. sativa)的直链淀粉含量普遍高于8%。2)对供试27个物种52个居群进行GBSSI基因克隆,共得到165条序列。通过比较后去除同一材料的相同序列,最终将能代表供试材料的的82条GBSSI基因序列进行分析。序列比对结果发现燕麦属GBSSI基因序列在不同物种间差异较大。居群内的差异在不同物种中表现不同：燕麦属A基因组、C基因组二倍体多个居群都检测到了多种变异类型。3)燕麦属C基因组二倍体GBSS Ⅰ基因序列进化差异较A基因组明显,同种基因组间序列差异显著。另外,C基因组中A. clauda的其中一种拷贝类型和A基因组序列类型的关系较近,推测该物种基因型可能处于A、C基因组间的位置,在基因组进化中具有特殊意义。四倍体物种中,A. barbata与A. hirtula亲缘关系较近。另外,四倍体物种A. murphy A基因组与二倍体物种A. hispanica亲缘关系较近,而六倍体物种A.fatua和两组二倍体物种均显示了较近的亲缘关系,一组是A. hirtula和A. lusitanica,另一组是A. hirtula和A. atlantica。4)分析所测序的基因序列片段与直链淀粉含量关系时发现,二倍体A基因组物种直链淀粉含量高于二倍体C基因组物种,进而发现二倍体外显子片段第30 bp处有较为规律的单碱基差异,但由于燕麦二倍体A、C基因组间差异本就很大,所以依旧无法确定GBSS Ⅰ基因直链淀粉含量和本次克隆片段有所关联。
【关键词】：燕麦(Avena) 淀粉 GBSSI基因 系统发育
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 文献综述10-18
• 1.1 燕麦淀粉的研究进展11-15
• 1.1.1 淀粉糯性的研究进展11-13
• 1.1.2 淀粉的合成途径13-14
• 1.1.3 淀粉的含量测定方法研究进展14-15
• 1.2 GBSSⅠ基因的研究现状15-16
• 1.3 燕麦属物种系统进化研究16-18
• 1.3.1 物种进化16-17
• 1.3.2 基因组进化17
• 1.3.3 燕麦属研究中存在的问题17-18
• 1.4 研究目的18
• 2 材料与方法18-27
• 2.1 实验材料18-24
• 2.2 实验方法24-26
• 2.2.1 燕麦中淀粉含量测定24-25
• 2.2.2 GBSS Ⅰ基因克隆25-26
• 2.3 实验数据处理26-27
• 2.3.1 淀粉含量数据处理26
• 2.3.2 DNA序列分析及系统进化树的构建26-27
• 3 结果与分析27-41
• 3.1 燕麦种质的淀粉含量测定27-32
• 3.1.1 不同燕麦材料的淀粉含量分析27-28
• 3.1.2 燕麦属不同物种淀粉含量分析28-32
• 3.1.3 栽培燕麦的淀粉含量评价32
• 3.2 燕麦种质的GBSSⅠ序列分析32-41
• 3.2.1 GBSSⅠ基因序列分析32-34
• 3.2.2 二倍体基因组的进化34-38
• 3.2.3 四倍体AB基因组的进化38-40
• 3.2.4 多倍体A基因组的起源40-41
• 3.3 克隆GBSSⅠ基因与供试燕麦淀粉含量的关系41
• 4 讨论41-46
• 4.1 燕麦淀粉含量41-42
• 4.2 燕麦属系统的进化42-44
• 4.3 克隆GBSSⅠ基因与供试燕麦直链淀粉含量的关系44-46
• 参考文献46-53
• 致谢53

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本文编号：322665