茶樹游離氨基酸的QTL定位與遺傳解析
發(fā)布時間：2021-03-31 13:43
茶樹起源于中國,是一種重要的經濟作物。游離氨基酸是茶葉的重要內含物質,其含量的高低直接影響著茶葉品質的優(yōu)劣。茶樹游離氨基酸含量是復雜的數量性狀,遺傳機制尚不明確,對其開展數量性狀位點（Quantitative trait loci,QTL）定位,解析遺傳特性和調控機理,明確控制游離氨基酸積累的功能基因,可加速開發(fā)相應的分子育種技術,促進高氨基酸茶樹育種進程。本研究以遺傳背景和氨基酸含量差異大的親本雜交所得F1分離群體為研究對象,對其進行連續(xù)兩年的春季新梢游離氨基酸含量測定,分析其表型的變異規(guī)律;同時在該群體內對茶氨酸合成酶（Theanine synthetase,TS）基因和谷氨酰胺合成酶（Glutamine synthetase,GS）基因開展單核苷酸多態(tài)性（Single nucleotide polymorphism,SNP）鑒定;結合茶樹高密度遺傳圖譜,對游離氨基酸組分含量和TS基因分別進行QTL定位和基因定位。主要研究結果如下:1.對作圖親本和F1分離群體進行連續(xù)兩年的游離氨基酸組分含量檢測,結果顯示,母本的各項游離氨基酸組分含量和氨...
【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市
【文章頁數】：53 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
茶氨酸化學結構
中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 文獻綜述1969）。茶氨酸合成酶、茶氨酸水解酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、丙氨酸脫羧酶、谷氨酸脫氫酶等是茶氨酸代謝中的關鍵酶（Takeo et al., 1978）。Deng&Ashihara 等（2010）使用茶籽苗研究茶氨酸合成酶活性，發(fā)現在茶樹根部茶氨酸的合成活性高于葉部。1.2.1.2 茶氨酸合成相關酶基因鑒定茶樹中已經克隆出的茶氨酸合成途徑中的關鍵酶基因有：茶氨酸合成酶基因，谷氨酰胺合成酶基因，谷氨酰胺-α-酮戊二酸氨基轉移酶基因(Glutamine-alpha-ketone glutaric acidamino transferase，GOGAT)，谷氨酸脫氫酶基因（Glutamate dehydrogenase，GDH）等。Yukitaka 等（2006）從茶樹嫩葉的 cDNA 文庫中篩選出 2 條茶氨酸合成酶基因序列，在 Genebank 的登錄號分別是 TS1（DD410895）、TS2（DD410896），研究表明該酶對乙胺具有高親合力，鉀離子和磷酸鹽是其酶促反應的必要條件。Deng 等（2008）研究了 TS 基因在茶籽苗各部位的表達差異，結果表明 TS1 基因在新梢中表達量較高，根部較低；而 TS2 基因在新梢和根中表達量相同，在子葉中較低。李娟（2011）在安吉白茶中克隆了 TS1 的 cDNA全長序列（登錄號為 JN226569），并通過原核表達對其進行了功能驗證，體外酶催化檢測顯示重組蛋白成功催化了茶氨酸的合成。
個 QTL 位點，將表型貢獻率高于 10%的 QTL 定義為主效 QTL。QTL 的命名方式：q 表型性狀的大寫英文縮寫-連鎖群號.連鎖群上檢測到的 QTL 序號-年份，用斜體表示。如：qTHN-1.1-2015，含義是：2015 年試驗在第 1 號連鎖群上定位到的第 1 個茶氨酸含量 QTL。2.2 結果與分析2.2.1 F1分離群體游離氨基酸組分變異分析對親本及 F1分離群體的兩年春季生化樣品，測定游離氨基酸組分及其含量。氨基酸標準樣品的色譜峰圖如圖 2-1 所示，可以分離出 35 種游離氨基酸組分，其中茶氨酸（THN）的出峰時間在 34.8min 左右。圖 2-2 為樣品色譜圖，主要包含有 12 種游離氨基酸組分。其中天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、茶氨酸(THN)、精氨酸(Arg)這 5 種組分含量相對較高，出峰時間依次為 16.6min、29.4min、31.4min、34.9min、102.8min。蘇氨酸(Thr)、絲氨酸(Ser)、丙氨酸(Ala)、γ-氨基丁酸(GABA)、組氨酸(His)、纈氨酸(Ser)等的含量以及個體間差異值較小，不作 QTL 分析。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物功能基因單核苷酸多態(tài)性的研究進展[J]. 張志鵬,王曉玥,黃少雄,張昭. 中國農學通報. 2016(20)
[2]利用高密度SNP遺傳圖譜定位小麥穗部性狀基因[J]. 劉凱,鄧志英,李青芳,張瑩,孫彩鈴,田紀春,陳建省. 作物學報. 2016(06)
[3]基于全基因組重測序的SNP分析在作物基因定位中的研究進展[J]. 袁金紅,李俊華,黃小城,李莎,高武軍. 植物生理學報. 2015(09)
[4]水稻抗稻瘟病基因Pi35功能性分子標記的開發(fā)及其應用[J]. 馬建,馬小定,趙志超,王帥,王久林,王潔,程治軍,雷財林. 作物學報. 2015(12)
[5]茶樹茶氨酸合成酶基因的酶活性驗證與蛋白三維結構分析[J]. 陳琪,江雪梅,孟祥宇,張正竹,宛曉春. 廣西植物. 2015(03)
[6]植物谷氨酰胺合成酶研究進展及其應用前景[J]. 馮萬軍,邢國芳,牛旭龍,竇晨,韓淵懷. 生物工程學報. 2015(09)
[7]茶樹茶氨酸合成相關酶基因研究[J]. 趙洋,劉振,楊培迪,成楊,楊陽. 江西農業(yè)學報. 2015(04)
[8]SNP檢測方法的研究進展[J]. 許家磊,王宇,后猛,李強. 分子植物育種. 2015(02)
[9]茶葉生物化學研究進展[J]. 宛曉春,李大祥,張正竹,夏濤,凌鐵軍,陳琪. 茶葉科學. 2015(01)
[10]白菜類作物BrFLC5與開花時間相關的dCAPs標記開發(fā)[J]. 張學銘,劉博,胡云艷,劉靜,王曉武,武劍. 園藝學報. 2014(10)
博士論文
[1]茶樹高密度遺傳圖譜構建及重要性狀QTL定位[D]. 馬建強.中國農業(yè)科學院 2013
[2]茶樹幼根EST文庫構建及茶氨酸代謝相關基因表達分析[D]. 史成穎.安徽農業(yè)大學 2011
[3]安吉白茶高氨基酸性狀相關基因的全長cDNA克隆及功能的初步研究[D]. 李娟.湖南農業(yè)大學 2011
[4]氮素形態(tài)對茶樹生長及氮素吸收利用的影響[D]. 杜旭華.南京林業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]茶鮮葉主要茶用物質的初步研究[D]. 曹文靜.揚州大學 2014
[2]茶樹兒茶素含量的遺傳與QTL分析[D]. 王雪敏.中國農業(yè)科學院 2013
[3]茶樹AMP脫氨酶基因的克隆及咖啡堿合成酶基因（TCS1）的cSNP分析[D]. 魏艷麗.安徽農業(yè)大學 2013
[4]茶樹咖啡堿與可可堿含量、關鍵酶基因表達量及cSNP相關性分析[D]. 李金.安徽農業(yè)大學 2013
[5]茶樹葉片中主要特征性物質的年變化規(guī)律研究[D]. 王璽.安徽農業(yè)大學 2013
[6]茶樹次黃嘌呤核苷酸脫氫酶基因克隆及其與咖啡堿含量的關聯分析[D]. 周晨陽.中國農業(yè)科學院 2012
[7]茶樹中與氨基酸合成相關的三個基因的克隆與分析[D]. 徐乾.安徽農業(yè)大學 2012
[8]遮蔭對茶樹新梢葉綠素積累的影響及其機理研究[D]. 舒華.浙江大學 2012
[9]夏秋綠茶滋味改善的研究[D]. 王輝.浙江大學 2010
[10]幾種主栽茶樹品種光合特性及其有效成分的比較研究[D]. 周賢軍.南京林業(yè)大學 2008
本文編號：3111541
【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市
【文章頁數】：53 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
茶氨酸化學結構
中國農業(yè)科學院碩士學位論文 第一章 文獻綜述1969）。茶氨酸合成酶、茶氨酸水解酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶、丙氨酸脫羧酶、谷氨酸脫氫酶等是茶氨酸代謝中的關鍵酶（Takeo et al., 1978）。Deng&Ashihara 等（2010）使用茶籽苗研究茶氨酸合成酶活性，發(fā)現在茶樹根部茶氨酸的合成活性高于葉部。1.2.1.2 茶氨酸合成相關酶基因鑒定茶樹中已經克隆出的茶氨酸合成途徑中的關鍵酶基因有：茶氨酸合成酶基因，谷氨酰胺合成酶基因，谷氨酰胺-α-酮戊二酸氨基轉移酶基因(Glutamine-alpha-ketone glutaric acidamino transferase，GOGAT)，谷氨酸脫氫酶基因（Glutamate dehydrogenase，GDH）等。Yukitaka 等（2006）從茶樹嫩葉的 cDNA 文庫中篩選出 2 條茶氨酸合成酶基因序列，在 Genebank 的登錄號分別是 TS1（DD410895）、TS2（DD410896），研究表明該酶對乙胺具有高親合力，鉀離子和磷酸鹽是其酶促反應的必要條件。Deng 等（2008）研究了 TS 基因在茶籽苗各部位的表達差異，結果表明 TS1 基因在新梢中表達量較高，根部較低；而 TS2 基因在新梢和根中表達量相同，在子葉中較低。李娟（2011）在安吉白茶中克隆了 TS1 的 cDNA全長序列（登錄號為 JN226569），并通過原核表達對其進行了功能驗證，體外酶催化檢測顯示重組蛋白成功催化了茶氨酸的合成。
個 QTL 位點，將表型貢獻率高于 10%的 QTL 定義為主效 QTL。QTL 的命名方式：q 表型性狀的大寫英文縮寫-連鎖群號.連鎖群上檢測到的 QTL 序號-年份，用斜體表示。如：qTHN-1.1-2015，含義是：2015 年試驗在第 1 號連鎖群上定位到的第 1 個茶氨酸含量 QTL。2.2 結果與分析2.2.1 F1分離群體游離氨基酸組分變異分析對親本及 F1分離群體的兩年春季生化樣品，測定游離氨基酸組分及其含量。氨基酸標準樣品的色譜峰圖如圖 2-1 所示，可以分離出 35 種游離氨基酸組分，其中茶氨酸（THN）的出峰時間在 34.8min 左右。圖 2-2 為樣品色譜圖，主要包含有 12 種游離氨基酸組分。其中天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)、谷氨酰胺(Gln)、茶氨酸(THN)、精氨酸(Arg)這 5 種組分含量相對較高，出峰時間依次為 16.6min、29.4min、31.4min、34.9min、102.8min。蘇氨酸(Thr)、絲氨酸(Ser)、丙氨酸(Ala)、γ-氨基丁酸(GABA)、組氨酸(His)、纈氨酸(Ser)等的含量以及個體間差異值較小，不作 QTL 分析。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物功能基因單核苷酸多態(tài)性的研究進展[J]. 張志鵬,王曉玥,黃少雄,張昭. 中國農學通報. 2016(20)
[2]利用高密度SNP遺傳圖譜定位小麥穗部性狀基因[J]. 劉凱,鄧志英,李青芳,張瑩,孫彩鈴,田紀春,陳建省. 作物學報. 2016(06)
[3]基于全基因組重測序的SNP分析在作物基因定位中的研究進展[J]. 袁金紅,李俊華,黃小城,李莎,高武軍. 植物生理學報. 2015(09)
[4]水稻抗稻瘟病基因Pi35功能性分子標記的開發(fā)及其應用[J]. 馬建,馬小定,趙志超,王帥,王久林,王潔,程治軍,雷財林. 作物學報. 2015(12)
[5]茶樹茶氨酸合成酶基因的酶活性驗證與蛋白三維結構分析[J]. 陳琪,江雪梅,孟祥宇,張正竹,宛曉春. 廣西植物. 2015(03)
[6]植物谷氨酰胺合成酶研究進展及其應用前景[J]. 馮萬軍,邢國芳,牛旭龍,竇晨,韓淵懷. 生物工程學報. 2015(09)
[7]茶樹茶氨酸合成相關酶基因研究[J]. 趙洋,劉振,楊培迪,成楊,楊陽. 江西農業(yè)學報. 2015(04)
[8]SNP檢測方法的研究進展[J]. 許家磊,王宇,后猛,李強. 分子植物育種. 2015(02)
[9]茶葉生物化學研究進展[J]. 宛曉春,李大祥,張正竹,夏濤,凌鐵軍,陳琪. 茶葉科學. 2015(01)
[10]白菜類作物BrFLC5與開花時間相關的dCAPs標記開發(fā)[J]. 張學銘,劉博,胡云艷,劉靜,王曉武,武劍. 園藝學報. 2014(10)
博士論文
[1]茶樹高密度遺傳圖譜構建及重要性狀QTL定位[D]. 馬建強.中國農業(yè)科學院 2013
[2]茶樹幼根EST文庫構建及茶氨酸代謝相關基因表達分析[D]. 史成穎.安徽農業(yè)大學 2011
[3]安吉白茶高氨基酸性狀相關基因的全長cDNA克隆及功能的初步研究[D]. 李娟.湖南農業(yè)大學 2011
[4]氮素形態(tài)對茶樹生長及氮素吸收利用的影響[D]. 杜旭華.南京林業(yè)大學 2009
碩士論文
[1]茶鮮葉主要茶用物質的初步研究[D]. 曹文靜.揚州大學 2014
[2]茶樹兒茶素含量的遺傳與QTL分析[D]. 王雪敏.中國農業(yè)科學院 2013
[3]茶樹AMP脫氨酶基因的克隆及咖啡堿合成酶基因（TCS1）的cSNP分析[D]. 魏艷麗.安徽農業(yè)大學 2013
[4]茶樹咖啡堿與可可堿含量、關鍵酶基因表達量及cSNP相關性分析[D]. 李金.安徽農業(yè)大學 2013
[5]茶樹葉片中主要特征性物質的年變化規(guī)律研究[D]. 王璽.安徽農業(yè)大學 2013
[6]茶樹次黃嘌呤核苷酸脫氫酶基因克隆及其與咖啡堿含量的關聯分析[D]. 周晨陽.中國農業(yè)科學院 2012
[7]茶樹中與氨基酸合成相關的三個基因的克隆與分析[D]. 徐乾.安徽農業(yè)大學 2012
[8]遮蔭對茶樹新梢葉綠素積累的影響及其機理研究[D]. 舒華.浙江大學 2012
[9]夏秋綠茶滋味改善的研究[D]. 王輝.浙江大學 2010
[10]幾種主栽茶樹品種光合特性及其有效成分的比較研究[D]. 周賢軍.南京林業(yè)大學 2008
本文編號：3111541
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