我国玉米自交系维生素A基因crtRB1和lcyE的等位变异分析

摘要

维生素A(vitamin A，VA)又名视黄醇，是人体和动物必需的13种维生素之一，在人体中可以维持视力并且促进骨骼生长。人类所需的VA主要通过日常饮食来获得，食物中缺乏VA将直接影响人类的身体健康。玉米作为三大粮食作物之一，是很多国家和地区的主食，因此，提高玉米中VA原的含量是保证该地区人民健康的重要前提。2010年，Yan等通过对玉米中类胡萝卜素的生物合成途径及其相关基因的研究，发现β羟化酶基因(crtRB1)可使β胡萝卜素含量增加18倍，ε番茄红素环化酶基因(lcyE)可以增加β胡萝卜素对α胡萝卜素的比率，从而增加β胡萝卜素含量。因此，基于这两个基因开发的功能标记大大促进了高VA玉米的育种研究。为促进我国高VA玉米的育种研究，本实验利用crtRB1和lcyE两基因不同位点(crtRB13'TE、crtRB15'TE、crtRB1 InDel4和lcyE5'TE)功能标记对我国179份玉米自交系进行检测。其结果如下：
　　 1.在179份供试材料中，分别有4.5%的材料含有crtRB13'TE位点的最优等位变异；0.6%的材料含有crtRB15'TE位点的最优等位变异；1.7%的材料含有crtRB1 InDel4位点的最优等位变异；1.1%的材料含有lcyE5’TE位点的最优等位变异。其中1-7-10-2同时含有crtRB1基因3个位点的最优等位变异，安徽皖08-67同时含有crtRB13'TE和crtRB1 InDel4位点的最优等位变异。表明这两个材料可以作为高VA玉米育种的重点材料。
　　 2.我国六大玉米生产区中，只有西北灌溉玉米区和青藏高原玉米区在4个位点均未检测到最优等位变异，且每个位点等位变异单一。表明这两个区应该重视该地区玉米种质的改良和外来种质的利用。其余玉米生产区均含有丰富的等位变异。
　　 3.在6个杂种优势群中，只有PA优势群在lcyE5'TE位点、塘四平头优势群在crtRB13'TE位点、旅大红骨优势群在crtRB13'TE和crtRB1 InDel4位点检测到最优等位变异。因此，利用这3个杂种优势群，将更有可能创造出高VA玉米材料。其它优势群均未检测到最优等位变异。
　　 4.通过对材料辽138的在crtRB1 InDel4位点的测序，发现了一个新的等位变异。该等位变异对玉米中VA原含量的贡献和其它品质的影响，还有待于进一步的研究。
　　 功能标记的应用大大提高了分子标记辅助育种的效率和准确度，其开发与应用是玉米育种的重要方向。本实验的研究结果将为我国高VA玉米育种和其它品质育种提供一定的基础。

目录

文摘

英文文摘

英文缩略词和注释

1 前言

1.1 玉米中维生素A原研究的意义

1.2 玉米中维生素A原的研究概况

1.2.1 玉米中的维生素A原

1.2.2 玉米中类胡萝卜素的生物合成及调控

1.2.3 玉米中类胡萝卜素相关基因的研究

1.3 功能标记的研究概况及其应用

1.3.1 功能标记的研究概况

1.3.2 功能标记在分子标记辅助育种中的应用

1.3.3 功能标记在品种鉴定中的应用

1.3.4 功能标记在其他方面的应用

1.4 本实验的研究目的与意义

2 实验材料、方法与手段

2.1 实验材料

2.1.1 供试玉米自交系

2.1.2 各种酶及试剂

2.1.3 实验过程中所用的PCR引物

2.2 常用培养基及溶液配制

2.2.1 培养基配置

2.2.2 常用溶液配制

2.3 实验方法与手段

2.3.1 玉米籽粒基因组DNA的提取

2.3.2 目的基因的PCR扩增及电泳

2.3.3 目的序列测序分析

3 结果与分析

3.1 crtRB13'TE的等位变异检测及其分布

3.1.1 crtRB13'TE位点的等位变异检测

3.1.2 crtRB13'TE位点的等位变异在不同玉米区中的分布

3.1.3 crtRB13'TE位点的等位变异在不同杂种优势群中的分布

3.2 crtRB15'TE的等位变异检测及其分布

3.2.1 crtRB15'TE位点的等位变异检测

3.2.2 crtRB15'TE位点的等位变异在不同玉米区中的分布

3.2.3 crtRB15'TE位点的等位变异在不同杂种优势群中的分布

3.3 crtRB1 InDel 4的等位变异检测及其分布

3.3.1 crtRB1 InDel 4位点的等位变异检测

3.3.2 crtRB1 InDel 4位点的等位变异在不同玉米区中的分布

3.3.3 crtRB1 InDel 4位点的等位变异在不同杂种优势群中的分布

3.4 lcyE5'TE的等位变异检测及其分布

3.4.1 lcyE5'TE位点的等位变异检测

3.4.2 lcyE5'TE位点的等位变异在不同玉米区中的分布

3.4.3 lcyE5'TE位点的等位变异在不同杂种优势群中的分布

3.5 新等位变异的发掘

4 讨论

参考文献

附表

致谢