小麦籽粒多酚氧化酶活性和黄色素含量性状的基因检测

摘要

小麦籽粒中的多酚氧化酶活性、黄色素含量是影响面制品颜色性状的重要指标。多酚氧化酶是造成面制品颜色褐变的主要原因;黄色素含量过高将导致面粉黄度增加，同时面粉的白度降低。这两个因素都是导致面粉色泽不受中国消费者喜爱的主要因素。因此，培育出面粉白度高的小麦品种将成为当前品质育种工作的重点之一。
　　本研究采用分子标记检测的方法，对来自我国农家种和当前春麦区主栽品种进行了多酚氧化酶活性、黄色素含量相关的等位变异类型进行了鉴定，并通过对PPO活性和黄色素含量进行测定，研究了基因型与表型之间的关系。主要结果如下:
　　1.在211份农家种中，在PPO-01位点基因型为Ppo-A1b、Ppo-B1a和Ppo-D1b的材料比较多，其频率分别为69.19％、69.19％和63.51％。不同基因型组合之间的分布情况为:控制高PPO活性的两种基因型组合为Ppo-A1a/Ppo-B1 a/Ppo-D1b和Ppo-A1a/Ppo-B1 b/Ppo-D1b，分别占10.53％和2.92％，拥有这两种基因型组合的小麦品种的PPO活性均值分别为43.94A475/(min·g·103)和43.81 A475/(min·g·103)，PPO活性的变异范围分别为34.64～57.34A475/(min·g·103)和33.38～56.65 A475/(min·g·103);控制低PPO活性的两种基因型组合为Ppo-A1b/Ppo-B1a/Ppo-D1a和Ppo-A1b/Ppo-B1 b/Ppo-D1a，分别占16.96％和9.36％，拥有这两种基因型组合的小麦品种的PPO活性均值分别为15.62 A475/(min·g·103)和15.83A475/(min·g·103)，PPO活性的变异范围分别为10.25～25.00 A475/(min·g·103)和9.35～26.64A475/(min·g·103);控制中等PPO活性的基因型组合为Ppo-A1a/Ppo-B1a/Ppo-D1a、Ppo-A1a/Ppo-B1b/Ppo-D1a、Ppo-A1b/Ppo-B1a/Ppo-D1b和Ppo-A1b/Ppo-B1b/Ppo-D1b，分别占7.02％、2.34％、40.35％和10.53％，拥有这四种基因型组合的小麦品种的PPO活性均值分别为38.00 A475/(min·g·103)、34.24 A475/(min·g·103)、32.63 A475/(min·g·103)和30.40A475/(min·g·103)，其PPO活性的变异范围分别为26.05～48.03 A475/(min·g·103)、31.78～38.46A475/(min·g·103)、9.24～57.34 A475/(min·g·103)和22.63～44.10 A475/(min·g·103)。总体来看，这批材料中中等PPO活性的基因型组合较多。功能标记PPO18、PPO16和PPO29可以作为小麦材料PPO活性鉴定及筛选的有效工具，可直接用于分子标记辅助选择，而F-8的作用有待进一步验证。
　　2.在62份春麦材料中，在Psy-A1位点，含有等位基因Psy-A1a和Psy-A1b的品种（系）分别占64.52％和35.48％，并没有发现含有等位变异Psy-A1c类型的品种（系）。在Psy-B1位点，发现有四种等位变异类型:Psy-B1a、Psy-B1b、Psy-B1c、Psy-B1d,其分布频率分别为54.84％、38.71％、4.84％、1.61％。在Psy-D1位点除了墨引1号没带之外，其他的基因型均为Psy-D1a。不同基因型组合之间的分布情况为:组合最多的类型为Psy-A1a/Psy-B1 a/Psy-D1a(33.87％)，拥有这种基因型组合小麦品种的黄色素含量均值为4.44mg·kg-1，其黄色素含量的变异范围是3.09～6.92 mg·kg-1;其次为Psy-A1a/Psy-B1b/Psy-D1a(25.81％)和Psy-A1b/Psy-B1 a/Psy-D1a(20.97％)的组合类型较多，拥有这两种基因型组合小麦品种的黄色素含量均值分别为4.21 mg·kg-1和4.44 mg·kg-1，黄色素含量的变异范围分别为2.92～6.40 mg·kg-1和2.47～9.11 mg·kg-1; Psy-A1a/Psy-B1c/Psy-D1a（控制高黄色素含量）和Psy-A1 b/Psy-B1b/Psy-D1a（控制低黄色素含量）组合类型较少，拥有这两种基因型组合小麦品种的黄色素含量均值分别为5.51 mg·kg-1和3.83 mg·kg-1，黄色素含量的变异范围分别为5.13～5.89 mg·kg-1和2.98～5.13 mg·kg-1，而Psy-A1a/Psy-B1d/Psy-D1a和Psy-A1b/Psy-B1c/Psy-D1a组合类型的材料各只有一份，所占比例都为1.61％，其黄色素含量分别为4.34 mg·kg-1和4.26 mg·kg-1。但没有发现Psy-A1b/Psy-B1d/Psy-D1a组合类型的品种（系）。总得来说，我国春麦区主栽品种（系）中等黄色素含量的材料较多，研究所用的分子标记综合应用可以更好地为小麦品质改良和分子育种提供帮助。

目录

声明

致谢

摘要

1 文献综述

1．1 面粉色泽的影响因素

1．1．1 品种特性对面粉色泽的影响

1．1．2 加工品质对面粉色泽的影响

1．1．3 环境条件对面粉色泽的影响

1．2 小麦籽粒PPO基因的研究进展

1．2．1 PPO与面制品颜色褐变

1．2．2 PPO活性的影响因素

1．2．3 小麦籽粒PPO活性基因的克隆及其分子标记开发的现状

1．3 小麦籽粒PSY基因的研究进展

1．3．1 黄色素与面制品颜色

1．3．2 小麦籽粒PSY基因的研究进展

1．3．3 小麦籽粒PSY基因的克隆与功能标记的开发

2 引言

3 材料与方法

3．1 供试材料与田间试验

3．2 PPO活性测定方法

3．3 黄色素含量测定方法

3．4 PPO基因等位变异的分子检测

3．4．1 DNA的提取

3．4．2 普通小麦PPO基因的功能标记引物

3．4．3 普通小麦PSY基因功能标记引物

3．4．4 PCR扩增与电泳

3．5 统计分析

4 结果与分析

4．1 普通小麦PPO基因等位变异的分布及其与PPO活性的关系

4．1．1 Ppo-A1位点的等位变异分布

4．1．2 Ppo-B1位点的等位变异分布

4．1．3 Ppo-D1位点的等位变异分布

4．1．4 普通小麦基因型组合及其与PPO活性关系

4．2 春麦PSY基因等位变异的分布及其与黄色素含量的关系

4．2．1 Psy-A1位点的等位变异分布

4．2．2 Psy-B1位点的等位变异分布

4．2．3 Psy-D1位点的等位变异分布

4．2．4 参试材料基因型组合及其与黄色素含量关系

5 讨论与结论

5．1 普通小麦PPO基因

5．2 普通小麦PSY基因

参考文献