小麦籽粒和面粉颜色相关性状的基因型鉴定及其功能标记开发

摘要

小麦籽粒中的多酚氧化酶活性、黄色素含量和籽粒颜色是影响面制品颜色性状的重要指标。多酚氧化酶是导致面制品在加工过程中发生酶促褐变的主要原因。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。红色籽粒小麦在磨粉时会随着出粉率的升高造成麸星混杂使面粉色泽变差。这三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，通过遗传改良的途径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、同源克隆以及测序等方法，对来自我国当前冬麦区和春麦区主栽品种、地方品种、历史品种以及粗山羊草材料进行了多酚氧化酶活性、黄色素含量、籽粒颜色相关的等位变异类型鉴定和基因序列分析，并通过对PPO活性进行测定，确定基因型与表型之间的对应关系，对未知基因类型的品种采用同源克隆的方法，以期发现新的等位变异。本研究主要结论如下:
　　1.在444份参试材料中，Ppo-A1b（低PPO活性）和Ppo-D1b（高PPO活性）基因型分布频率较高，分别为58.60％和54.50％。不同类型品种之间的PPO活性基因的分布情况也有很大差异，其中拥有高PPO活性特征的Ppo-A1a基因型和Ppo-D1b基因型在春麦区主栽品种中的分布频率较高，分别为59.68％和67.74％，而拥有低PPO活性特征的Ppo-A1b基因型和Ppo-D1a基因型在地方品种和当前冬麦区主栽品种中的分布频率较高，分别为69.19％和61.40％。中间类型PPO基因型组合在当前冬麦区主栽品种、当前春麦区主栽品种、地方品种均表现出最高比例，因而在以小麦颜色性状为主要目标的品质育种中，应该重点研究不同PPO基因型带来的影响。
　　2.在444份参试材料中，含有Psy-A1a/Psy-B1a（高黄色素含量）和Psy-A1a/Psy-B1c（高黄色素含量）基因组合的材料较多，所占比例总计为66.89％。含有Psy-A1b/Psy-B1b（低黄色素含量）基因组合的材料较少，仅有57份，频率为12.84％。因此，今后应重点关注含有Psy-A1b/Psy-B1b（低黄色素含量）基因型组合的材料，而对其它基因型组合的材料则可以适当进行淘汰。
　　3.在819份参试材料中，Tamyb10-A1、Tamyb10-B1和Tamyb10-D1位点上，3个隐形等位基因Tamyb10-A1a(56A1％)、Tamyb10-B1a(96.46％)和Tamyb10-D1a(76.31％)在参试材料中的分布频率都分别高于3个显性等位基因Tamyb10-A1b(43.59％)、Tamyb10-B1b(3.54％)和Tamyb10-D1b(23.69％)的分布频率，这就导致与白色籽粒相关的基因型组合Tamyb10-A1a/Tamyb10-B1a/Tamyb10-D1a(50.31％)在参试材料中的分布频率明显高于其它7种与红色籽粒相关的基因型组合，所以在今后的育种工作中可考虑Tamyb10-A1a、Tamyb10-B1a和Tamyb10-D1a等位基因的影响。另外，本研究中尽管白粒小麦基因型组合只有一种，而红粒小麦基因型组合有7种，但7种基因型组合所表现出的籽粒颜色深度不同。
　　4.在粗山羊草中克隆了3个新的等位基因，分别命名为Tamyb10-D1c、 Tamyb10-D1d和Tamyb10-D1e，根据这3个等位基因序列之间的差异设计了两对共显性的功能标记DD3和DD5。用DD3和DD5对110参试的粗山羊草进行分子检测，结果表明基因型Tamyb10-D1c、Tamyb10-D1d和Tamyb10-D1e在参试的粗山羊草材料中的分布频率分别为36.36％、55.46％和8.18％。

目录

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致谢

摘要

1 文献综述

1．1 面粉色泽的影响因素

1．1．1 遗传因素对面粉色泽的影响

1．1．2 非遗传因素对面粉及其制品色泽的影响

1．1．3 小麦面粉色泽的遗传特性

1．2 小麦籽粒PPO基因

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活性分子标记开发的现状

1．3 小麦籽粒PSY基因

1．3．1 黄色素与面制品颜色

1．3．2 黄色素合成相关基因的克隆与表达分析

1．3．3 小麦籽粒黄色素含量分子标记的开发现状

1．4 小麦籽粒Tamyb10基因

1．4．1 籽粒颜色的影响

1．4．2 Tamyb10基因的克隆与标记开发

1．5 本研究的目的和意义

2 引言

3 材料与方法

3．1 试验材料

3．2 试验方法

3．2．1 田间试验方法

3．2．2 基因组DNA的提取

3．2．3 功能标记的选择和功能标记的开发

3．2．4 PCR扩增与电泳

3．3 统计分析

4 结果与分析

4．1 普通小麦PPO基因等位变异的分子检测

4．1．1 Ppo-Al和Ppo-Dl位点基因型的分布及其与PPO活性的关系

4．1．2 Ppo-Al和Ppo-Dl位点等位变异组合分布及其与PPO活性的关系

4．1．3 普通小麦品种PPO活性差异及其基因的分布规律

4．2 普通小麦PSY基因等位变异的分子检测

4．2．1 Psy-Al基因的等位变异分布

4．2．2 Psy-Bl基因等位变异分布

4．2．3 PSY基因型组合分布

4．3 普通小麦Tamyb10基因等位变异的分子检测

4．3．1 Tamyb10-Al，Tamyb10-B1和Tamyb10-Dl位点基因的等位变异分布

4．3．2 Tamyb10基因型组合及其与种皮颜色的关系

4．4 粗山羊草Tamyb10基因的克隆与等位变异分子检测

4．4．1 粗山羊草Tamyb10基因克隆结果

4．4．2 粗山羊草Tamyb10基因等位变异的分子检测

5 结论与讨论

5．1 普通小麦PPO基因

5．2 普通小麦PSY基因

5．3 普通小麦Tamyb10基因

5．4 粗山羊草Tamyb10基因

参考文献

附件1