發(fā)布時(shí)間：2018-01-01 17:11

  本文關(guān)鍵詞：甘薯淀粉合成相關(guān)基因的克隆與分子標(biāo)記開發(fā)　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 甘薯 淀粉 qRT-PCR 分子標(biāo)記

【摘要】：甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam)是重要的塊根類糧食作物,生物產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量高,淀粉是衡量甘薯品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。高淀粉型甘薯育種一直是國內(nèi)外甘薯育種的主要目標(biāo)。甘薯是六倍體作物,自交不親和、遺傳背景復(fù)雜,甘薯EST信息和核酸序列相對(duì)較少,其分子生物學(xué)研究落后于玉米、小麥等作物。目前在甘薯淀粉含量方面的遺傳研究多停留在QTL定位水平,鑒定到的分子標(biāo)記與主效QTL距離較遠(yuǎn)并且標(biāo)記檢測程序復(fù)雜,不利于其在育種工作中的應(yīng)用。本研究以淀粉含量不同的甘薯為材料,通過同源克隆方法從甘薯中克隆淀粉合成酶基因,開發(fā)與淀粉含量相關(guān)的分子標(biāo)記,并在我國的甘薯常規(guī)品種中進(jìn)行驗(yàn)證,有利于應(yīng)用分子標(biāo)記對(duì)甘薯淀粉含量的改良,主要結(jié)果如下:(1)利用同源克隆技術(shù)從甘薯中分離了淀粉合成相關(guān)酶基因IbSSS cDNA序列,又從NCBI數(shù)據(jù)庫中獲得IbGBSSI、IbISA、IbAGPase、IbSBEⅠ、IbSBEⅡcDNA序列,通過生物信息學(xué)方法分析甘薯淀粉合成相關(guān)酶基因的核苷酸序列、一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量、等電點(diǎn)、功能結(jié)構(gòu)域、等信息。通過同源克隆,我們得到IbSSS編碼區(qū)全長1974bp,編碼657個(gè)氨基酸。IbSSS蛋白屬于Glycosyltransferase_GTB_type超家族,轉(zhuǎn)運(yùn)肽預(yù)測結(jié)果顯示IbSSS蛋白定位于葉綠體中,蛋白同源比對(duì)結(jié)果顯示IbSSS氨基酸序列與馬鈴薯、番茄、木薯同源性分別為72%、71%和70%。(2)根據(jù)已有的cDNA序列,在高淀粉漯徐薯8號(hào)和低淀粉的鄭薯20中克隆IbGBSSI、IbAGPase四個(gè)大亞基,兩個(gè)小亞基的基因組序列以及IbSSS的基因組序列,基因結(jié)構(gòu)分析表明IbAGPaseLS1,IbAGPaseLS2,lbAGPaseLS3,IbAGPaseLS4都含含有13個(gè)內(nèi)含子,IbAGPaseSS1,IbAGPaseSS2都含含有8個(gè)內(nèi)含子。IbAGPase四個(gè)大亞基基因的內(nèi)含子數(shù)目比較一致,兩個(gè)小亞基基因的內(nèi)含子數(shù)目一致。IbGBSSI含有12個(gè)內(nèi)含子,IbSSS含有14個(gè)內(nèi)含子。(3)利用qRT-PCR技術(shù)分析這些基因在塊根膨大不同時(shí)期的表達(dá)水平,結(jié)果表明,在塊根膨大的初期,IbSBEⅠ和IbSBEⅡ在兩個(gè)品種中的轉(zhuǎn)錄本水平持續(xù)增高。IbSBEⅠ在高淀粉的漯徐薯8號(hào)中表達(dá)量高,而IbSBEⅡ在低淀粉的鄭薯20中表達(dá)量高。在鄭薯20中,IbIS4的表達(dá)量在塊根膨大的初期逐步升高,在前中期達(dá)到最高,而在漯徐薯8號(hào)中,IbISA在前期,中期的表達(dá)量保持平穩(wěn),在后期表達(dá)量卻明顯提升,而且發(fā)現(xiàn)IbIS4在鄭薯20中的表達(dá)量明顯高于漯徐薯8號(hào)。IbGBSSI的表達(dá)量變化與IbSBEⅠ,IbSBEⅡ,IbISA類似,推測它們可能在塊根膨大的初期協(xié)同作用促進(jìn)淀粉的快速合成�？傊�,這四個(gè)基因在漯徐薯8號(hào)和鄭薯20兩個(gè)品種中表達(dá)模式有顯著的差異。(4)根據(jù)從淀粉含量有明顯差異的漯徐薯8號(hào)和鄭薯20中克隆獲得的8個(gè)基因組序列,通過分析每一個(gè)基因在高淀粉和低淀粉品種的序列差異,直接開發(fā)與功能相關(guān)的SNP和Indel標(biāo)記,但是這部分結(jié)果不理想,并沒有驗(yàn)證出與功能相關(guān)的SNP位點(diǎn)。(5)根據(jù)高低淀粉池轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)開發(fā)SNP分子標(biāo)記,選取了26個(gè)SNP位點(diǎn)和Indel位點(diǎn),并在兩個(gè)親本和F1代的高、低淀粉池中進(jìn)行驗(yàn)證,初步分析得到兩個(gè)SNP位點(diǎn)和1個(gè)Indel位點(diǎn)可能與淀粉含量有關(guān)。
[Abstract]:Sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam) is an important food crop of the tuber yield and starch, high yield, starch is an important indicator to measure the quality of sweet potato. The high starch Sweetpotato Breeding have been one of the main aims of sweet potato breeding. Sweet potato is six times body crops, self incompatibility, complex genetic background sweet potato, EST and nucleic acid sequence information is relatively small, the molecular biology research behind corn, wheat and other crops. The genetic research on sweet potato starch content stays in the QTL level, and the identification of molecular markers to the major QTL distance and mark detection procedure is complex and not conducive to its application in plant breeding the sweet potato starch content. In this study, with different materials, through the method of homologous cloning cloning starch synthase gene from sweet potato, the development of molecular markers associated with starch content in sweet potato, and often in China Verify compliance varieties, is conducive to the application of molecular marker on the improvement of starch content of sweet potato, the main results are as follows: (1) by homology cloning from starch synthesis related enzyme gene IbSSS sequence of cDNA from sweet potato, and obtained from the NCBI database IbGBSSI, IbISA, IbAGPase, IbSBE I and IbSBE II cDNA sequence analysis. The nucleotide sequence of potato starch synthesis related enzyme gene by bioinformatics methods, primary structure, secondary structure of two, three level structure, relative molecular mass, isoelectric point, functional domains, and other information. By homologous cloning, we obtained the full-length 1974bp IbSSS encoding region, 657 amino acids encoding.IbSSS protein belongs to Glycosyltransferase_GTB_type superfamily the prediction results show that, the transit peptide of IbSSS protein localized in chloroplast protein homology, the results showed that IbSSS amino acid sequence with potato, tomato, cassava homology were 72%, 71% And 70%. (2) according to the sequence of cDNA in the Luohe Xushu No. 8 high starch and low starch Zhengshu 20 clone IbGBSSI, IbAGPase four subunit, two genomic sequences of the small subunit and IbSSS genomic sequence analysis showed that IbAGPaseLS1, IbAGPaseLS2, lbAGPaseLS3 gene structure, containing IbAGPaseLS4 13 introns, IbAGPaseSS1, IbAGPaseSS2 with the number of.IbAGPase containing 8 introns and four subunit gene intron consensus, intron number.IbGBSSI two small subunit gene contains 12 introns, IbSSS contains 14 introns. (3) analysis showed that the gene expression level in the root enlargement in different periods, the use of qRT-PCR technology, in the early stage of tuber enlargement, the transcription of IbSBE I and IbSBE II in two varieties in the level of.IbSBE increased continuously in high starch Luohe Xushu No. 8 high expression, and IbSBE II In the low starch Zhengshu 20 high expression. In Zhengshu 20, the early expression of IbIS4 in root enlargement increased gradually, reached the highest in the middle, and in Luohe Xushu No. 8, IbISA in the early, mid expression remained stable, but the expression in the later improved significantly. And found that the expression changes and the expression of IbIS4 in IbSBE I, Zhengshu 20 was significantly higher than that in Luohe Xushu No. 8.IbGBSSI IbSBE II, similar to IbISA, that they may be rapid synthesis of synergistic effect in the early stage of tuber enlargement, promote starch. In short, these four genes have significant differences in expression patterns in Luohe Xushu No. 8 and Zhengshu 20 two varieties. (4) according to the 8 genome sequences from the starch content showed significant differences in Luohe Xushu 8 and Zhengshu 20 cloned, by analyzing the sequence difference of each gene in high and low starch varieties, direct development and function SN P and Indel markers, but the results are not satisfactory, and no validation of SNP loci and related functions. (5) according to the level of starch pool transcriptome data developed SNP markers, selected 26 SNP sites and Indel sites, and in two of parents and F1 generation, verify the low starch pool in a preliminary analysis of two SNP loci and 1 Indel loci may be associated with starch content.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S531;Q943.2

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本文編號(hào)：1365427