【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特異性的基礎上,挖掘新的功能性等位變異,創(chuàng)制雙/三突變體。同時結合前期創(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個淀粉合成關鍵基因的表達模式和淀粉含量的影響。主要研究結果如下:1、TaSSIVb三個部分同源基因在葉片和籽粒中均有表達,但葉片中表達水平較高。TaSSIVb三個部分同源基因在葉片中的表達水平均顯著高于籽粒,籽粒中表達量不足其葉片的1/10。在葉片和籽粒中,TaSSIVb-A基因表達量均顯著低于TaSSIVb-B和TaSSIVb-D基因。在葉片中,TaSSIVb-D基因表達量略高于TaSSIVb-B基因。而在籽粒中,TaSSIVb-D基因表達量卻略低于TaSSIVb-B基因。TaSSIVb-B和TaSSIVb-D基因在開花后第6天和第30天表達水平較高,第12-24天表達水平較低,僅為開花后第6天時的1/2左右。2、共獲得TaSSIVb-A和TaSSIVb-B基因預測功能性點突變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技術在實驗室前期創(chuàng)建的京411 EMS誘變群體中篩選到TaSSIVb-A基因點突變42個,突變密度為1/276.68 Kb,其中包括10個錯義突變,預測攜帶G5734A、G4445A、C5809T突變的錯義突變株系E228、E325和E359對蛋白功能有嚴重影響;篩選到TaSSIVb-B基因點突變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個預測功能性點突變均能穩(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鍵基因表達并導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基因表達量均有顯著下降,TaGBSSII基因表達量與野生型相比有顯著上升。ssIV-D/agp-B1雙突變籽�？偟矸酆勘萢gp-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。
【圖文】：

中國農業(yè)科學院碩士學位論文 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）。本實驗室前期利用 TILLING 技術在京 411 EMS 誘變群體中篩選出了 TaSSIVb-D 基因點突變 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）。

農業(yè)科學院碩士學位論文 第二章 TaSSⅣb 同源基因在小麥葉片和籽粒中表達模 結果與分析.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 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 位點使其變成終止密碼子，導致無翻譯路徑進行，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%。
【學位授予單位】：中國農業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S512.11

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本文編號：2650703