小麦籽粒颜色性状相关基因型鉴定及其优异基因挖掘

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1、河南农业大学硕士学位论文小麦籽粒颜色性状相关基因型鉴定及其优异基因挖掘姓名：左爱辉申请学位级别：硕士专业：作物遗传育种指导教师：崔党群；陈锋201206河南农业大学2012届硕士学位论文摘要小麦籽粒中的多酚氧化酶(PPO)和黄色素含量是影响面制品颜色性状的重要指标。多酚氧化酶是导致面制品在加工过程中发生酶促褐变的主要原因，而黄色素含量过高将导致面粉黄度增加，同时面粉的白度降低，二者都是导致面粉色泽性状不受中国消费者欢迎的主要原因。因此，通过遗传改良的途径培育出面粉白度高的小麦品种将成为当前品质育种工作的重点之一。研究表明，控制籽粒中PP

2、O活性和决定面粉中黄色素含量的八氢番茄红素合成酶(PhytoeneSynthase，PSY)基因的部分主效基因已经得到了克隆，并且针对特定的等位基因类型已经开发了相应的功能标记用于筛选该等位变异。本研究采用已经开发的功能标记，对来自我国黄淮麦区的173份地方品种、历史品种、当前主栽品种和81份河南省2009-2010年与2010-2011年度区试小麦新品系以及57份来自意大利的硬粒小麦，采用PCR扩增、同源克隆以及DNA测序等方法，进行这两个主要品质性状相关的等位变异类型鉴定和基因序列分析；同时，对PPO活性进行测定，确定基因型与表型之

3、间的对应关系；对未知基因类型的品种采用同源克隆的方法，以期发现新的等位变异。本研究主要结论如下：1．黄淮麦区中同时含有低PPO活性和低黄色素含量的优异等位变异类型小麦品种较少。在黄淮麦区的254份材料中仅发现13份材料同时含有优异等位基因组合Psy-AlblPsy-Blb和Ppo-A1b／Ppo-D1a类型，品种名称分别为高优503、远丰898、晋麦54、鲁麦15、冀麦38、繁6、矮丰3号、圆柱、冀5092、冀矮9号、豫麦3号、豫麦1号、郑麦0856在这13份材料中，PPO活性值较低，平均为18．8；同时，这些品种含有等位基因Psy-A

4、1b／Psy-B1b(低黄色素含量基因组合)，对降低籽粒中黄色素含量起重要作用。这些小麦品种籽粒中PPO活性和黄色素含量较低，可以作为未来品质育种中亲本材料的理想选择。2．采用同源克隆的方法得到Ppo-Alg等位变异类型的基因全长。测定其PPO活性发现，该类型小麦品种表现出低PPO活性，参试品种中具有该类型的品种分别为冀874．109、庆丰1号、齿牙糙、红蜷芒，其籽粒PPO活性分别为16．3、15．9、25．3、18．5。通过与Ppo-Ala和印训，6序列比对分析发现，和Ppo-Ala类似，同样缺失191bp的片段，Ppo-Alg基因下

5、游存在较多的InDel和SNP位点，推测这些差异位点的存在可能导致了该类型基因表达量降低，进而使籽粒中PPO活性下降。3．部分材料PPO活性与基因型存在不一致的现象。研究发现，并不是所有的材料得到的基因型与表型一致，尤其是基因型鉴定属于低PPO活性的小麦品种西农6028和蚂蚱麦，其PPO活性分别为54．0和60．8，差异尤其明显。我们推测在该材料中可能存在新的主效QTL位点，其对PPO活性的影响效应更大。4．在硬粒小麦中发现等位变异类型Psy-Ala，这是对前人研究结果的补充。本研究发现，在试验中用到的意大利硬粒小麦中不仅仅有两种等位变

6、异类型：Psy-A1d和Psy-A1e，还存河南农业大学2012届硕士学位论文在等位变异类型Psy-A1a，该基因类型在普通小麦和硬粒小麦中同时存在。因此，本研究丰富了硬粒小麦在Psy-A1位点等位变异类型的多样性。本研究表明，在分子标记辅助选择育种中，仅仅通过YP7A-2不能简单的确定硬粒小麦品种的等位变异类型，需要YP7A标记的共同辅助，才能确定小麦品种的基因类型。由于当前开发的标记较少，一标记检测的准确性和重复性还有待进一步的验证。关键词：普通小麦；多酚氧化酶；黄色素含量；八氢番茄红素合成酶；等位变异；分子标记1文献综述小麦是世晃

7、上最为重要的粮食作物之一，在我国的种植面积和总产量仅次于水稻和玉米，是第三大粮食作物(中国统计年鉴，2006)。小麦产量比较稳定、适应性广，营养价值丰富，在世界五大洲的大部分国家都有种植(金善宝，1996)。小麦是人类消耗蛋白质、热量和食物的主要营养源之一，在国民经济中占有非常重要的地位(陈升斗，2002)。随着经济的发展与人民生活水平的不断提高，消费者在注重面制食品营养品质的同时也越发重视其外观品质，对面条、馒头、饺子、包子等传统面食的表观色泽提出了更高的要求。国外的面制品主要是烘培食品，对面粉的色泽要求不高；而我国的面制品主要是蒸煮

8、食品，对面粉的色泽要求相对较高(席德清，1999)。在我国传统饮食中，白亮色泽的面条、馒头、饺子等面食品更加受到人们的青睐。然而，在加工制作和储藏的过程中，面制食品经常会出现褐变现象，严重影响了食品的外观特