青稞蓝粒性状的遗传分析及主效基因分离.pdf

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1、分类号密级公开UDC学号20151013033青海师范大学硕士学位论文青稞蓝粒性状的遗传分析及主效基因分离研究生姓名：赵鑫导师姓名（职称）：李建民（教授）申请学位类别理学硕士学科专业名称植物学研究方向名称植物生物技术论文提交日期2018年3月论文答辩日期2018年6月学校授予单位青海师范大学学位授予日期2018年7月答辩委员会主席沈裕虎评阅人、青稞蓝粒性状的遗传分析及主效基因分离摘要青稞（HordeumvulgareLinn.var.nudumHook.f.）是禾本科（Gramineae）小麦族大麦属（HordeumLinn.）植物，在青稞地方品

2、种富含蓝色籽粒性状，其富含花青素的蓝色籽粒可以为人们提供更丰富的营养，并且是良好的遗传学标记，但其分子遗传机理尚不清楚。本研究通过重组自交系的经典遗传分析鉴定控制蓝粒性状的遗传位点，通过高通量转录组测序和生物信息学分析，挖掘青稞蓝粒和白粒中花青素代谢相关基因的表达或结构差异，并进行主效基因的克隆及分析，为解析青稞蓝粒性状的分子遗传机理提供良好的理论基础。主要实验结果如下：1、在195株重组自交系中，蓝粒（46株）与白粒（149株）的性状分离比为1：3，因此蓝粒性状为隐性性状，由一个隐性基因控制的。2、蓝白粒品种糊粉层的RNA-seq分析发现白粒和

3、蓝粒转录组差异表达基因有13778个，其中发生上调的基因有5726个，发生下调的基因有8052个，在KEGG代谢通路被注释的基因有8673个，“黄酮类生物合成”和“花青素生物合成”代谢途径变化最大。进一步分析发现花青素合成代谢的结构基因在蓝粒青稞中有较高的表达量，这表明其花青素的生物合成是较活跃的。花青素生物合成代谢调控的转录因子HvMYC基因和HvMYB基因在蓝粒中表达量比白粒中的log2FoldChang最大值分别为9.47和4.10。花青素生物合成代谢结构基因的表达是受HvMYC基因和HvMYB基因的调控，因此，HvMYC基因和HvMYB基

4、因的高表达很有可能是青稞蓝色籽粒中高花青素积累的关键基因。3、基于转录组信息，分离在青稞蓝白粒糊粉层中主要表达的HvMYB和HvMYC基因。HvMYB基因全长732bp，属于SANT超基因家族，蛋白质疏水性的最大值是1.55，最小值是-2.53，疏水平均值为-0.49，表明此类蛋白质有一定的亲水性。蛋白质序列的跨膜区分析发现二级结构以α-螺旋（45.5%）和不规则盘绕（35.8%）为蛋白质最大量的结构原件，其次还有延伸链（12.8%）、β-转角（5.84%）；HvMYC基因全长为1668bp，属于bHLH超基因家庭，蛋白质疏水性的最大值为2.3，

5、最小值为-3.2，疏水平均值为-0.45，表明其有一定的亲水性，二级结构以α-螺旋（44.3%）和不规则盘绕（32.6%）为蛋白质最大量的结构原件，其次有延伸链（10.5%）、β-转角（4.57%）。分子系统发生分析表明：分离到的HvMYB和HvMYC基因与小麦、节节麦、二穗短柄草等物种中调控花青素生物合成代谢的基因亲缘关系比较接近。关键词：青稞，蓝色籽粒，转录组测序，花青素合成代谢，HvMYC，HvMYBIGeneticanalysisandmaingeneseparationofbluegraininHullessBarleyAbstract

6、HordeumvulgareLinn.var.NudumHook.F.belongtoHordeumLinnofGramineae.SomehullessbarleyinTibetanPlateaucarriedthebluegraintraits.Bluegraintraitcanprovidemoreanthocyaninasnutrientforhuman.It’salsoagoodgeneticmarkerforgeneticanalysis.Thegeneticmechanismbehindbluegraintraitisnotyetc

7、lear.Inthisstudy,therecombinantinbredlinesofbluegraincultivarDulihuangandwhitegraincultivarKunlun14wereusedtoidentifythegeneticlocicontrollingthebluegraintraits.Throughhigh-throughputtranscriptomesequenceandbioinformaticsanalysis,thegenesrelatedtoanthocyaninbiosynthesiswascom

8、paredintheirexpressionlevelandthestructuraldifferencesofgenesintheal