小麥莖稈水溶性碳水化合物合成基因TaSST的克隆、功能標(biāo)記開(kāi)發(fā)和關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、小麥莖稈水溶性碳水化合物（Water soluble carbohydrate，WSC）貯積量對(duì)提高粒重和產(chǎn)量具有重要貢獻(xiàn)。果聚糖是 WSC的主要成分，主要由蔗糖:蔗糖-1-果糖基轉(zhuǎn)移酶（Sucrose:sucrose-1-fructosyltransferase，1-SST）調(diào)節(jié)，發(fā)掘該調(diào)控酶基因不同等位變異，開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證其特異性分子標(biāo)記，對(duì)培育高產(chǎn)品種具有重要價(jià)值。本研究選用166份中國(guó)黃淮麥區(qū)的主栽品種，克隆TaSST基因，同時(shí)，結(jié)

2、合90K基因芯片對(duì)石4185/豆麥重組自交系（Recombinant inbred lines，RIL）群體和166份品種的自然群體進(jìn)行WSC含量的QTL（Quantitative trait loci）分析和關(guān)聯(lián)分析。主要結(jié)果如下：
　　1.克隆了普通小麥果聚糖合成酶TaSST基因，該基因位于小麥4A，7A和7D染色體上，分別命名為T(mén)aSST-A1、TaSST-A2和TaSST-D1，其編碼區(qū)（Coding sequence，C

3、DS）長(zhǎng)度分別為1,992 bp、1,989 bp和1,989 bp。TaSST-A1、TaSST-A2和TaSST-D1都含有4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子，與大麥1-SST基因一致。通過(guò)對(duì)不同小麥品種TaSST基因序列進(jìn)行多態(tài)性分析，發(fā)現(xiàn)TaSST-A2兩個(gè)等位基因在第一外顯子區(qū)存在1個(gè)單核苷酸多態(tài)性（Single nucleotide polymorphism，SNP），第一個(gè)內(nèi)含子存在4個(gè)SNP、1個(gè)1 bp的插入/缺失（Inserti

4、on/Deletion， InDel），第3外顯子區(qū)存在8個(gè)SNP，第3內(nèi)含子區(qū)存在1個(gè)13 bp的InDel。TaSST-D1兩個(gè)等位基因在第3外顯子區(qū)存在15個(gè)SNP。不同小麥品種TaSST-A1基因序列沒(méi)有多態(tài)性。
　　2.根據(jù)TaSST-D1基因1,216位點(diǎn)的SNP，開(kāi)發(fā)了酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列（Cleaved amplification polymorphism sequence，CAPS）標(biāo)記WSC7D，TaSST-D1

5、a基因型產(chǎn)生633/137 bp特征條帶，與高WSC含量有關(guān)；TaSST-D1b基因型產(chǎn)生770 bp特征條帶，與低WSC含量有關(guān)。利用一套中國(guó)春缺體-四體系、7DS雙端體系將WSC7D定位在小麥7DS染色體上。用此標(biāo)記檢測(cè)166份小麥材料，不同基因型的WSC含量差異達(dá)到1％顯著水平。此外，還利用石4185/豆麥 RIL群體的192個(gè)品系對(duì)標(biāo)記進(jìn)行了驗(yàn)證，2個(gè)環(huán)境下不同基因型的WSC含量差異也達(dá)到1%顯著水平。
　　3.利用石41

6、85/豆麥 RIL群體的192個(gè)重組自交系，7,412個(gè)SNP標(biāo)記和一個(gè)新開(kāi)發(fā)的CAPS標(biāo)記對(duì)普通小麥WSC含量進(jìn)行QTL分析。共檢測(cè)到3個(gè)QTL， QWSC.caas-4BS、 QWSC.caas-7AS和QWSC.caas-7DS，分別位于4BS、7AS和7DS染色體上。QWSC.caas-4BS位于 SNP標(biāo)記Excalibur_c18318_665和 Tdurum_contig31139_143之間； QWSC.caas-7AS

7、位于 SNP標(biāo)記Kukri_c107638_253和Excalibur_c7538_2718之間；QWSC.caas-7DS位于標(biāo)記WSC7D(TaSST-D1)和BS00108793_51之間。QWSC.caas-4BS、QWSC.caas-7AS和QWSC.caas-7DS在不同環(huán)境下分別解釋7.1-9.3%、4.6-5.4%和8.8-11.3%的表型變異。
　　4.采用分布于小麥基因組的18,207個(gè)高質(zhì)量SNP標(biāo)記，通過(guò)T

8、ASSEL軟件的混合線性模型（Mixed-linear model，MLM）對(duì)166份品種進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析（Genome-wide association study， GWAS）。MLM檢測(cè)到52個(gè)分布于23個(gè)染色體區(qū)域（-log10(P)≥3.0）與WSC含量顯著相關(guān)的SNP，單個(gè)SNP可以解釋6.8-15.2%的表型變異。在顯著相關(guān)的SNP位點(diǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)8個(gè)候選基因，即SDP6、Hgsnat、CBL7、PPR-repeat、R