細(xì)胞內(nèi)酸性磷酸酶(ACP)是一種將液泡內(nèi)的磷酸酯水解為無機(jī)磷的酶,普遍存在于植物組織中,在調(diào)控植物磷營養(yǎng)方面起著重要作用。谷子具有耐貧瘠特性,蘊(yùn)藏著重要的耐低磷優(yōu)異位點(diǎn)。挖掘谷子SiACP基因的關(guān)鍵變異位點(diǎn)和單倍型,促進(jìn)分子標(biāo)記輔助培育新品種,是解決土壤有效磷缺乏的主要遺傳育種途徑之一。通過同源序列比對的方式共獲得了13個(gè)谷子以及其他3種禾本科作物的ACP家族基因,并對其進(jìn)行生物信息學(xué)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),ACP家族基因在禾本科作物的數(shù)量和分布具有一定的規(guī)律性,均具有高度保守的磷酸酶結(jié)構(gòu)域和基序。通過家族進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn),單子葉植物ACP基因與雙子葉植物ACP基因在進(jìn)化過程中出現(xiàn)明顯的分支。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的表達(dá)模式結(jié)果顯示,C4植物谷子的SiACP1基因表達(dá)模式具有明顯的組織表達(dá)特異性,而SiACP2和SiACP3基因在整個(gè)生長發(fā)育階段的不同組織表達(dá)量均較高。通過候選基因關(guān)聯(lián)分析和單倍型分析發(fā)現(xiàn),位于SiACP1啟動(dòng)子的SNP與耐低磷相關(guān)性狀顯著關(guān)聯(lián),并初步鑒定到一個(gè)與谷子耐低磷性狀相關(guān)的有利單倍型ACPHap2。研究結(jié)果將為作物耐低磷優(yōu)良種質(zhì)育種提供一定的基因遺傳信息參考。

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【部分圖文】：

圖1單雙子葉植物ACP家族基因進(jìn)化關(guān)系(A)、基因結(jié)構(gòu)分析(B)和蛋白motif組成成分分析(C)

通過繪制不同單子葉植物和雙子葉植物的ACP基因結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)(圖1-B),在單子葉植物中,第Ⅴ簇水稻、高粱、玉米和谷子的ACP基因不含內(nèi)含子,大豆Glyma08g03350和水稻OsACP3基因只含一個(gè)內(nèi)含子。由此推測,這些ACP基因可能產(chǎn)生或分化的時(shí)間較晚,其功能相對專一。而其他單雙....

圖2禾本科植物水稻、高粱、玉米和谷子ACP基因在正常條件下不同組織的表達(dá)模式分析

為了研究SiACP家族基因在谷子生長發(fā)育過程的作用,從不同物種的基因組數(shù)據(jù)庫中篩選出ACP家族基因在水稻、高粱、玉米、谷子的不同組織(根、莖、葉、穗及籽粒)和不同發(fā)育時(shí)期的表達(dá)數(shù)據(jù),并對不同物種的ACP基因表達(dá)水平繪制熱圖。由圖2可知,不同禾本科植物的ACP基因表達(dá)模式具有明顯的....

圖6不同單體型在正常磷和低磷條件下的株高、根長、根和地上部干質(zhì)量相對值比較差異分析

通過比較分析正常磷和低磷條件下的株高、根長、地上部、根干質(zhì)量的相對值發(fā)現(xiàn),ACPHap1單體型與ACPHap2單體型的相對株高、相對根長、根干質(zhì)量存在顯著差異(P<0.05)(圖6)。例如,ACHap1和ACPHap2單體型的相對株高平均值分別為33.45%和-23.14%;而A....

圖3谷子SiACP基因的多態(tài)性位點(diǎn)分布及其與低磷條件下苗期相關(guān)表型的關(guān)聯(lián)分析

為了分析谷子SiACP1、SiACP2和SiACP3基因在谷子核心種質(zhì)資源中的多態(tài)性,以及挖掘耐低磷相關(guān)性狀的優(yōu)異變異位點(diǎn),本研究基于Jia等[12]利用高通量測序IlluminaHiSeq2000平臺(tái)重測序的916份谷子種質(zhì)資源,挑選出具有耐低磷相關(guān)表型的160份谷子種質(zhì)基....

本文編號：3978676