【摘要】：小麥淀粉是人類能量和碳水化合物的主要來源之一,約占籽粒干重的70%。小麥籽粒中淀粉合成由一系列酶催化形成,SSIV作為淀粉合成關(guān)鍵酶之一,在擬南芥和水稻中,分別對葉片或籽粒淀粉顆粒的形態(tài)、數(shù)目和大小有重要影響。在小麥中SSIV由三個部分同源基因編碼,但其表達(dá)特性與基因功能尚不清楚。本研究擬在分析三個部分同源基因組織表達(dá)特異性的基礎(chǔ)上,挖掘新的功能性等位變異,創(chuàng)制雙/三突變體。同時結(jié)合前期創(chuàng)制的ssIV-D/agp-B1雙突變體,分析TaSSIVb-D基因突變對籽粒發(fā)育不同時期TaAGP.L-B1等10個淀粉合成關(guān)鍵基因的表達(dá)模式和淀粉含量的影響。主要研究結(jié)果如下:1、TaSSIVb三個部分同源基因在葉片和籽粒中均有表達(dá),但葉片中表達(dá)水平較高。TaSSIVb三個部分同源基因在葉片中的表達(dá)水平均顯著高于籽粒,籽粒中表達(dá)量不足其葉片的1/10。在葉片和籽粒中,TaSSIVb-A基因表達(dá)量均顯著低于TaSSIVb-B和TaSSIVb-D基因。在葉片中,TaSSIVb-D基因表達(dá)量略高于TaSSIVb-B基因。而在籽粒中,TaSSIVb-D基因表達(dá)量卻略低于TaSSIVb-B基因。TaSSIVb-B和TaSSIVb-D基因在開花后第6天和第30天表達(dá)水平較高,第12-24天表達(dá)水平較低,僅為開花后第6天時的1/2左右。2、共獲得TaSSIVb-A和TaSSIVb-B基因預(yù)測功能性點(diǎn)突變5個,聚合功能性等位變異創(chuàng)制了TaSSIVb雙突變和三突變體。利用TILLING技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室前期創(chuàng)建的京411 EMS誘變?nèi)后w中篩選到TaSSIVb-A基因點(diǎn)突變42個,突變密度為1/276.68 Kb,其中包括10個錯義突變,預(yù)測攜帶G5734A、G4445A、C5809T突變的錯義突變株系E228、E325和E359對蛋白功能有嚴(yán)重影響;篩選到TaSSIVb-B基因點(diǎn)突變30個,突變密度為1/393.87 Kb,其中包括1個剪接突變和9個錯義突變,預(yù)測攜帶G3624A、G6144A突變的錯義突變株系E1246、E2-2-321會影響其蛋白功能。上述5個預(yù)測功能性點(diǎn)突變均能穩(wěn)定遺傳至下一代,其中E228、E325和E1246為純合突變系;E359和E2-2-321中檢測到非突變株,為雜合突變系。通過雜交聚合TaSSIVb三個部分同源基因功能性等位變異,最終獲得TaSSIVb純合雙突變材料13株、三突變1株。3、TaSSIVb-D和TaAGP.L-B1基因雙突變影響其它淀粉合成關(guān)鍵基因表達(dá)并導(dǎo)致籽粒淀粉含量和組成顯著改變。TaSSIVb-D和TaAGP.L-B1基因間存在一定協(xié)同作用,在ssIV-D/agp-B1雙突變體籽粒中,TaSSIVb-D、TaAGP.L-B1、TaAGPSS、TaSSI和TaSBEII基因表達(dá)量均有顯著下降,TaGBSSII基因表達(dá)量與野生型相比有顯著上升。ssIV-D/agp-B1雙突變籽粒總淀粉含量比agp-B1單突變體下降更為明顯,比野生型低8.38%。并且其直鏈淀粉含量高出野生型4.47%。本研究明確了TaSSIVb三個部分同源基因的表達(dá)特性,創(chuàng)制了TaSSIVb基因雙突變、三突變體,并且闡明了TaSSIVb-D基因突變對籽粒中其它淀粉合成基因表達(dá)模式的影響,為小麥TaSSIVb基因功能研究與小麥分子改良提供了材料和理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 引 言ssIVb 雙突變體籽粒胚乳中淀粉顆粒的形態(tài)由規(guī)則的多邊形變成了球形，但淀粉顆粒數(shù)量及總淀粉含量變化不大（Toyosawa et al., 2016）。本實(shí)驗(yàn)室前期利用 TILLING 技術(shù)在京 411 EMS 誘變?nèi)后w中篩選出了 TaSSIVb-D 基因點(diǎn)突變 54 個（李曉, 2015），突變類型和分布如圖 1.1 所示，突變密度為 1/198.82kb，其中終止突變系 E054-13 中 TaSSIVb-D 基因在葉片中表達(dá)顯著降低，并且突變體葉片中淀粉顆粒數(shù)目與野生型相比顯著減少（劉云川, 2017）。

農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第二章 TaSSⅣb 同源基因在小麥葉片和籽粒中表達(dá)模 結(jié)果與分析.1 TaSSIVb 三個部分同源基因序列差異分析根據(jù)序列比對結(jié)果，TaSSIVb-A 基因序列全長 7479 bp，TaSSIVb-B 基因序列全長 7073SIVb 在 A、B、D 三個基因組上序列相似度為 83.6%，CDS 序列相似度高達(dá) 96.3%。SIVb-A 基因的 CDS 序列比 TaSSIVb-B 和 TaSSIVb-D 基因短 684 bp 左右（圖 2.1）。分析其，，在 TaSSIVb-A 基因的第四外顯子區(qū)存在一個 SNP 位點(diǎn)使其變成終止密碼子，導(dǎo)致無翻譯路徑進(jìn)行，需從下一個起始密碼子開始翻譯，所以TaSSIVb-A基因CDS序列較TaSSaSSIVb-D 基因短 24.9%。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S512.11

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本文編號：2650703