花生油酸-亞油酸含量性狀的遺傳及分子機理分析.pdf

1、本研究利用衍生于“F435”的高油酸品系“8153”和兩個廣西地方龍生型高油酸種質(zhì)“賀縣大花生”和“凌樂大花生”,分別與珍珠豆型品種“粵油13”雜交構建遺傳分離群體,應用植物數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳模型對其油酸、亞油酸及O/L值的遺傳進行分析。同時,利用PCR技術從親本基因組DNA中擴增FAD2A、FAD2B基因,通過對基因及其編碼氨基酸序列的比對分析、結合前人相關研究成果對其高油酸性狀形成及遺傳的分子機理進行探討。
　　

2、 主要研究結果如下:
　　 1.在雜交組合“8153×粵油13”中,花生油酸遺傳表現(xiàn)為2對加性-顯性主基因+多基因控制;主基因在F2、F2:3代遺傳率分別為77.28％和55.00％,多基因遺傳率分別為13.34％和32.13％;兩對主基因加性效應值分別為8.8172(da)和4.0397(db),顯性效應值分別為-10.2475(ha)和-9.0420(h6)。亞油酸遺傳表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因控制;主基因在F2、F

3、2:3代遺傳率分別為88.30％和79.84％;da、db值分別為-7.3949和-6.9568,ha、hb值分別為1.3879和1.5438;上位性效應I(da×db)、jab(da×hb)、jba(db×ha)及,(ha×hb)值分別為-4.5216、-1.7688、-1.9808和-1.1172。O/L,值遺傳表現(xiàn)為2對加性-顯性-上位性主基因控制,da、db值分別為6.4826和6.4826;ha、hb值分別為-4.96255和

4、-4.9628;上位性效應I、jab、jba和l值分別為6.4679、-5.0719、-5.0720和4.3951。
　　 2.從兩個“粵油13×龍生型種質(zhì)”組合中得到的遺傳分析結果比較一致:油酸、亞油酸遺傳均表現(xiàn)為受1對加性-顯性主基因控制,而O/L值的遺傳則表現(xiàn)為受2對加性-顯性-上位性主基因控制。組合“粵油13×凌樂大花生”中控制油酸的主基因加性、顯性效應值和遺傳率分別為8.6281、-2.0164和65.26％;控制亞油

5、酸含量的主基因加性、顯性效應值和遺傳率在分別為-8.0327、1.2858和73.64％;控制O/L值遺傳的兩對主基因的加性效應值分別為0.6855、0.6814,顯性效應值分別為-0.6838、0.0240,上位性效應I.jab、jba和l分別為0.6812、0.0240、-0.6803、-0.0244,主基因遺傳率為82.57％。組合“粵油13×賀縣大花生”控制油酸含量的主基因加性、顯性效應值和遺傳率分別為10.6638、1.065

6、2和71.39％;控制亞油酸含量主基因的加性、顯性效應值和遺傳率分別為-9.0885、-1.0826和71.59％;控制O/L值遺傳的兩對主基因的加性效應值分別為1.6842、0.8835,顯性效應值分別為-1.6559、-0.5127,上位性效應I、jab、jba和l分別為0.8822、-0.5124、-0.8594、0.4960,主基因遺傳率為88.64％。
　　 3.從4個親本材料中擴增得到的FAD2A、FAD2B基因片段

7、長約1700 bp,在其3'端包含一個長度為1140 bp、編碼379個氨基酸的開放讀碼框(ORF)。網(wǎng)上BLAST序列比對結果表明,它們與花生△12-Fads基因(或FAD2基因)等序列的一致性達97％以上。FAD2A與FAD2B基因間的主要區(qū)別在于后者在起始密碼子前約68 bp處存在一段19bp的堿基缺失(ATTACTGATTATTGACTTG)。
　　 4.在高油酸種質(zhì)“8153”、“賀縣大花生”和“凌樂大花生”的FAD2

8、A基因中,其起始密碼子后第448個堿基發(fā)生G變A點突變,導至天冬氨酸被天冬酰胺酸代替,此突變已被證明會導致FAD2A基因編碼酶的失活或活性降低。在“8153”的FAD2B基因中,起始密碼子后第442堿基后存在1個A堿基插入突變,導致氨基酸閱讀框產(chǎn)生改變及終止密碼子提前出現(xiàn),使編碼蛋白縮短和第3個保守組氨酸簇的消失;而在“賀縣大花生”和“凌樂大花生”的部分FAD2B基因拷貝中,在起始密碼子后第937堿基處則存在一個G堿基缺失突變,也引起氨

9、基酸閱讀框改變和終止密碼子提前出現(xiàn),導致編碼蛋白酶縮短和第3個保守組氨酸簇的消失。但在“粵油13”的.FAD2A、FAD2B基因中,均未發(fā)現(xiàn)上述3個點突變。
　　 5.“8153”高油酸性狀產(chǎn)生與其FAD2A基因第448堿基G變A點突變、以及FAD2B基因第442堿基后的A堿基插入突變相關;這2個點突變均導致它們所編碼的FADs酶失去功能活性(或活性很低),細胞中有活性的FADs酶的缺乏導致油酸向亞油酸轉(zhuǎn)化受阻,從而形成高油酸性

10、狀。龍生型花生高油酸性狀的產(chǎn)生則與其尉D2A基因第448堿基G變A點突變、以及部分FAD2B基因第937堿基的G堿基缺失突變相關,這2個點突變也使所編碼的酶失去功能活性;但由于其中部分FAD2B基因是正常的,能編碼有功能活性的FADs酶,使油酸向亞油酸轉(zhuǎn)化受到的影響不如“8153”嚴重,因此其油酸含量比“8153”稍低。
　　 6.在雜交組合“8153×粵油13”中,油酸、亞油酸及O/L值的遺傳有2個主基因控制,“8153”主基

11、因型為ol1ol1ol2ol2,“粵油13”主基因型為Ol1Ol1Ol2Ol2。Ol1(ol1)基因位點與FAD2A基因第448堿基突變相關,Ol1對應堿基G,ol1對應堿基A;Ol2(ol2)基因位點與FAD2B基因第442堿基后的A堿基插入突變相關,Ol2與A堿基缺失對應,ol2與A堿基插入對應。主基因成份中野生型Ol1,Ol2基因總數(shù)的多少決定著油酸、亞油酸含量及O/L值的大小。在F2及F3群體,不同基因型間在Ol1、Ol2基因數(shù)

12、量上表現(xiàn)次數(shù)分布,從而使油酸、亞油酸含量及O/L值表現(xiàn)數(shù)量性狀連續(xù)分布的特點。
　　 7.在兩個“粵油13×龍生型種質(zhì)”組合中,賀縣大花生(或凌樂大花生)中控制油酸、亞油酸遺傳的主基因型為ol1ol1Ol2Ol2,“粵油13”對應的主基因型為Ol1Ol1Ol2Ol2:基因位點Ol1(ol1)、Ol2(ol2)所對應堿基與組合“8153×粵油13”相一致。而賀縣大花生(或凌樂大花生)中控制O/L值遺傳的主基因型為ol1ol1Ol2

13、Ol2ol3ol3,“粵油13”對應的主基因型為Ol1Ol1Ol2Ol2Ol3Ol3?；蛭稽cOl3(ol3)與其部分FAD2B基因拷貝中起始密碼子后第937堿基突變相關,Ol3對應堿基G,ol3對應G堿基缺失。基因Ol3(ol3)在控制油酸、亞油酸遺傳時可能是一個效應相對較大的微效基因,但對O/L值作用時效應放大表現(xiàn)為主基因效應。同樣,油酸、亞油酸含量及O/L值的大小由主基因成份中野生型Ol1、Ol2和Ol3基因總數(shù)的多少決定;在F2