桑樹花青素分子標(biāo)記的開發(fā).pdf

1、花青素是一種重要的植物次生代謝產(chǎn)物，自然界中多數(shù)花、果實(shí)、蔬菜、莖葉等顏色的形成均與其有關(guān)?；ㄇ嗨卦谥参锷砘顒?dòng)中發(fā)揮著重要作用，植物繁殖器官中的花青素通過呈現(xiàn)出多彩的顏色吸引昆蟲傳播花粉和食草動(dòng)物傳播種子，營養(yǎng)器官中的花青素對(duì)植物具有保護(hù)作用。目前，已有大量關(guān)于花青素的研究報(bào)道，利用分子標(biāo)記技術(shù)篩選與花青素相關(guān)性狀連鎖的分子標(biāo)記、研究花青素相關(guān)性狀形成的分子機(jī)制也已在多種植物中被報(bào)道。
　　分子標(biāo)記是遺傳研究的有力工具，在遺傳育

2、種和種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)中發(fā)揮著重要作用。桑樹是一種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和藥用價(jià)值的多年生木本植物，目前分子標(biāo)記在桑樹中的應(yīng)用集中在種質(zhì)的親緣關(guān)系和遺傳多樣性分析上，與重要農(nóng)藝性狀連鎖的分子標(biāo)記和基因定位研究還未見相關(guān)報(bào)道。因此，開展桑樹中重要性狀連鎖標(biāo)記的研究，獲得與目標(biāo)性狀緊密相關(guān)的分子標(biāo)記，能夠在育種早期對(duì)目標(biāo)性狀進(jìn)行選擇，對(duì)桑樹的遺傳育種具有重要意義。幼嫩葉中花青素顯色是桑樹新品種測(cè)試時(shí)必須測(cè)定的性狀，桑椹是富含花青素的水果，果實(shí)顏色是果

3、實(shí)品質(zhì)的重要組成部分，因此，有必要篩選桑樹中花青素相關(guān)性狀連鎖的分子標(biāo)記。將獲得的分子標(biāo)記應(yīng)用于桑樹育種早期的性狀選擇，將會(huì)提高選擇效率。
　　本研究利用生物信息學(xué)的方法，從已完成全基因組測(cè)序的川桑中鑒定了花青素合成相關(guān)基因，在這些基因附近開發(fā)SSR標(biāo)記，用于篩選與嫩葉色連鎖的分子標(biāo)記，并以花青素合成相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，依據(jù)花青素合成相關(guān)基因的內(nèi)含子長度多態(tài)性開發(fā)SCAR標(biāo)記，探索花青素相關(guān)標(biāo)記與果實(shí)顏色性狀的關(guān)系，并對(duì)不同

4、果色的桑種質(zhì)資源進(jìn)行區(qū)分。本研究獲得的主要研究結(jié)果如下:
　　1.桑樹嫩葉色連鎖標(biāo)記的篩選
　　利用生物信息學(xué)的方法，我們從川?；蚪M中鑒定了15個(gè)花青素合成相關(guān)基因，包括四個(gè)CHS、兩個(gè)CHI、F3H、F3'H、OMT和一個(gè)DFR、ANS、UFGT。根據(jù)這些基因的scaffold信息，在距離這些基因70 Kb的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了196對(duì)SSR引物，利用這196對(duì)引物和本實(shí)驗(yàn)室基于川桑全基因組設(shè)計(jì)的318對(duì)SSR引物篩選與嫩葉色相

5、關(guān)的分子標(biāo)記，結(jié)果未獲得與嫩葉色連鎖的分子標(biāo)記。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)嫩葉顏色易受環(huán)境條件的影響而不能被準(zhǔn)確鑒定可能是未篩選到與嫩葉色連鎖標(biāo)記的原因。
　　為研究嫩葉淡紫色的呈現(xiàn)與花青素合成相關(guān)基因的關(guān)系，我們利用qRT-PCR技術(shù)對(duì)嫩葉色變化過程中花青素合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平變化進(jìn)行分析，結(jié)果表明，在F1代的同一植株上，呈現(xiàn)出淡紫色的嫩葉中花青素合成相關(guān)基因的表達(dá)水平均高于該植株上的淡綠色嫩葉，僅F3'H2在二者中表達(dá)量相近;在花青素顯色最

6、強(qiáng)的嫩葉中，花青素合成途徑下游的關(guān)鍵基因DFR和ANS的表達(dá)水平最高，尤其是ANS，該基因表達(dá)水平的高低與嫩葉花青素顯色的強(qiáng)弱完全對(duì)應(yīng)。這些結(jié)果說明嫩葉花青素顯色與花青素合成相關(guān)基因的表達(dá)水平密切相關(guān)，并且花青素合成途徑下游的關(guān)鍵基因?qū)ㄇ嗨卦谀廴~中的生物合成可能有直接的影響。
　　2.基于花青素合成相關(guān)基因內(nèi)含子長度多態(tài)性的標(biāo)記開發(fā)
　　我們以花青素合成相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，依據(jù)這些基因在不同果實(shí)顏色的桑品種中的內(nèi)含子

7、長度多態(tài)性開發(fā)了5個(gè)SCAR標(biāo)記，包括CHS2-SCAR、CHI1-SCAR、DFR-SCAR、ANS-SCAR和OMT1-SCAR，用于進(jìn)一步探索花青素合成相關(guān)基因與果實(shí)顏色形成的關(guān)系。
　　3.SCAR標(biāo)記在不同果色桑種質(zhì)資源中的檢測(cè)
　　我們選取具有3種不同果實(shí)顏色的11份桑種質(zhì)資源，用基于花青素合成相關(guān)基因內(nèi)含子長度多態(tài)性開發(fā)的5個(gè)SCAR標(biāo)記檢測(cè)這11份桑種質(zhì)資源中的等位變異，結(jié)果顯示:每個(gè)桑品種或桑種的這5個(gè)標(biāo)記