楸樹木質(zhì)素合成酶基因CbPAL、CbCAD、Cb4CL的SNP分型研究.pdf

1、楸樹（Catalpa bungei C.A.Mey.）在我國(guó)分布十分廣泛擁有豐富的種質(zhì)資源和遺傳變異，存在大量的等位位點(diǎn)和等位基因，適合用于開展楸樹數(shù)量性狀相關(guān)基因的 SNP發(fā)現(xiàn)和群體遺傳學(xué)研究。木質(zhì)素則是影響材性性狀的重要生物質(zhì)，通過調(diào)節(jié)木質(zhì)素合成中關(guān)鍵酶的表達(dá)，可以改變木質(zhì)素的含量或單體組成，進(jìn)而影響材性形狀，以滿足林木用材需要，提高應(yīng)用效率。本研究以楸樹無性系為材料，將木質(zhì)素合成途徑中的3個(gè)關(guān)鍵酶基因（PAL、CAD、4CL）作為

2、候選基因，篩選與木質(zhì)素合成關(guān)聯(lián)的功能 SNP標(biāo)記，為后續(xù)發(fā)掘一批在楸樹自然群體中具有育種價(jià)值的功能 SNP位點(diǎn)及建立林木木材品質(zhì)優(yōu)異新種質(zhì)的早期篩選與鑒定技術(shù)體系提供基礎(chǔ)，以便能夠高效的利用種質(zhì)資源，幫助以后在常規(guī)育種或分子育種過程中對(duì)種質(zhì)資源有目的的聚合或轉(zhuǎn)移，通過分子設(shè)計(jì)對(duì)材性性狀進(jìn)行遺傳改良以提高育種效率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)Cb4CL、CbCAD和CbPAL等3個(gè)基因進(jìn)行克隆檢測(cè)，每個(gè)基因內(nèi)部含有完整的開放閱讀框

3、架，大小分別為1644bp、996bp、1674bp，可編碼氨基酸長(zhǎng)度分別為547、331、557個(gè)。對(duì)候選基因的DNA進(jìn)行內(nèi)含子擴(kuò)增，其中Cb4CL基因總長(zhǎng)4431bp，包含6個(gè)外顯子和5個(gè)內(nèi)含子，CbCAD基因總長(zhǎng)2199bp，包含5個(gè)外顯子和4個(gè)內(nèi)含子，CbPAL基因含1個(gè)外顯子。⑵對(duì)Pilodyn值存在顯著差異的4個(gè)同一生長(zhǎng)周期的無性系進(jìn)行候選基因的表達(dá)分析，通過對(duì)比4個(gè)無性系的各組織候選基因的表達(dá)結(jié)果，Cb4CL基因在7080

4、的木質(zhì)部和韌皮部的表達(dá)量均為最高；CbCAD基因在7080的葉片和韌皮部的表達(dá)量均為最高，在004-1的木質(zhì)部的表達(dá)量最高；CbPAL基因在004-1的葉片和韌皮部的表達(dá)量均為最高，在7080的木質(zhì)部的表達(dá)量最高。⑶對(duì)3個(gè)候選基因進(jìn)行單核苷多態(tài)性分析時(shí)，共獲得198個(gè)SNPs標(biāo)記。對(duì)核苷酸多樣性水平分析結(jié)果為，SNPs的突變類型中轉(zhuǎn)換（A?G，T?C）有147個(gè)，顛換（A?C，A?T，G?C，G?T）有51個(gè)；在編碼區(qū)域中存在70個(gè)SN

5、Ps，其中同義突變有45個(gè)，錯(cuò)義突變有25個(gè)，沒有無義突變；總體核苷酸水平多樣性θW和π分別為0.0054和0.00485，具有中等程度的核苷酸多樣性；進(jìn)化的中性檢測(cè)結(jié)果顯示CbPAL的Tajima’s D值顯著負(fù)相關(guān)；3個(gè)候選基因的SNP連鎖不平衡顯示它們?cè)诨騼?nèi)連鎖不平衡程度快速衰退。⑷對(duì)SNPs構(gòu)建單倍型域篩選了10個(gè)htSNPs，利用SNapShot對(duì)304個(gè)楸樹無性系進(jìn)行基因分型。SNP5位于Cb4CL基因序列的第2499個(gè)堿