青稞Wx基因多态性与直链淀粉含量的相关分析外文翻译资料

青稞Wx基因多态性与直链淀粉含量的相关分析 Kunlun WU ^1,2,3,4, Xiaohua YAO ^2,3,4, Youhua YAO ^2,3,4, Dezhao CHI ^2,3,4* and Zongyun FENG^1* 1四川农业大学,成都;中国;2青海大学高原生态与农业国家重点实验室,青海西宁中国;3青海大学农林科学院,青海西宁中国;4青海省青稞遗传育种重点实验室,青海西宁; 摘要：对151株无壳大麦植株进行I₂-KI染色，结果表明，14-Z152、IG107028、Puebla、Hu Zhu shushucao Ren、APM-HC1905 5株属于蜡质表型。采用双波长法测定151个样品的直链淀粉含量，平均为25.9%，范围为4.9 ~ 38.5%。5个糯稻品种的平均直链淀粉含量为14.3%，范围为4.9 ~ 18.6%。以48份直链淀粉含量显著变化的样品为模板，引物P4对其进行PCR扩增。统计分析表明，PCR产物大小与直链淀粉含量呈正相关。Wx基因位点多态性，与直链淀粉呈正相关。根据电泳结果，48份样品分为4类。PCR产物ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型和IV型长度分别为457、481、489和491 bp，直链淀粉含量分别为4.9-27%、29-30%、31-35%和36-38%。引物P4可作为不同直链淀粉含量的有皮大麦种质选择的补充标记。 关键词：普通大麦；分子标记；淀粉特性；蜡质基因 Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f大麦是一种驯化大麦，属于禾本科，被认为是主要的谷类谷物。由于其外稃和稃不粘附颖果，成熟时籽粒无壳，常被称为无壳或裸大麦。青稞在中国青藏高原广泛种植，是西藏人民日常生活的必需品。这个物种是植物如何适应极端环境条件的典型例子。淀粉是青稞籽粒中主要的贮藏成分，主要以淀粉粒的形式存在。淀粉颗粒的性质在很大程度上影响着青稞的加工和应用。无叶大麦的淀粉成分独特，约含支链淀粉74-78%，直链淀粉22-26%。 颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)催化淀粉合成的一个酶步骤。这种酶，也被称为蜡蛋白，负责合成直链淀粉，由蜡基因(Wx)编码。Wx基因的丢失或突变可导致GBSS酶活性降低，进而导致直链淀粉含量(AC)下降和支链淀粉水平升高。因此，淀粉成分、面粉品质、加工和食品价值都会受到影响(Chao et al. 1989;Denyeret al.1995)。 小麦和大麦至少含有三种GBSS同工酶，即GBSS I、II和III (Hylton et al. 1996)。大麦胚乳中GBSS I主要负责直链淀粉的合成。籽粒胚乳和花粉中的AC主要由Wx基因决定(Shure et al. 1983)。在小麦胚乳中，三种蜡质蛋白中的任何一种丢失都可能导致GBSS酶活性的降低和AC的降低(Clark et al. 1991)。当所有三种蜡质蛋白都缺失时，由此产生的大麦基因型将产生无直链淀粉(无法检测)的谷物淀粉，称为全蜡质小麦。三种蜡质蛋白在不同程度上影响小麦的AC。三者中，Wx-B1亚基的作用最为显著。在水稻Wx基因中，(CT)n微卫星标记与AC、糊化温度、凝胶稠度、淀粉粘度等淀粉品质性状明显相关。这些微卫星标记可用于改善水稻淀粉品质性状(Bao et al. 2002)。在大麦中，Wx基因位于染色体7H短臂上(Kramer amp; Blander 1961;Tabata 1961;Kleinhofs 1997)，是控制胚乳和花粉AC的关键基因(Nakao 1950;Ono amp; Suzuki 1957;Rosichan et al.1979年)。Domon等(2002)确定了Wx基因单核苷酸差异amylose-free和amylose-containing大麦胚乳涉及更换第580基地,T,通过C T C替换预计导致过早终止蛋白质的生成一个终止密码子,近蜡质望月D大麦与正常蜡质大麦的差异包括Wx基因5-非翻译区(5-UTR)的418 bp缺失(Sun et al. 2005)。 Wx基因在控制小麦AC中起着至关重要的作用，AC是大麦的一个复杂性状(Bollieh amp; Webb 1973)。大麦是青藏高原地区的主要原料，其主要原料也被用于酿酒工业。对于青稞来说，淀粉含量和组成是其最重要的品质性状之一。蜡质基因及其编码蛋白的结构和序列已得到报道。为了筛选具有不同直链淀粉/支链淀粉组成的大麦品种，已经建立了一些有效的分子标记(Domon et al. 2004)。青藏高原是青稞丰富的种质资源，常为选育具有独特淀粉品质和淀粉成分的特色青稞品种提供材料。然而，目前尚无简单、快速、有效的青稞品种筛选和鉴定方法。本研究研究了青稞淀粉含量与Wx基因多态性的关系。本研究旨在对Wx基因的分子标记进行鉴定，为具有独特淀粉性状的青稞品种的筛选和改良提供遗传基础。 材料与方法 材料及Wx基因筛选方法：以2009年田间获得的151个青稞品种(表1)为研究对象。谷物收获后风干，用Tornado样品磨粉机磨成面粉，通过0.5 mm筛孔。每个样品取10±0.1 mg大麦颗粒面粉称重，放入0.1% I₂-1% KI溶液中孵育染色。蜡质大麦胚乳显示棕红色，这表明非常低水平或缺乏直链淀粉，而正常大麦显示黑蓝色。 直链淀粉和支链淀粉含量的测定：直链淀粉和支链淀粉含量采用双波长法测定(Sharp等，1989)。AC的测量采用610 nm (OD₆₂₀)的吸光度和490 nm的参考波长。支链淀粉含量测定的吸光度为550 nm (OD₅₅₀)，参比波长为682 nm。所有的测量重复三次。直链淀粉和支链淀粉标准购自Sigma-Aldrich公司(美国圣路易斯)。 根据直链淀粉标准品得到的回归方程，计算各样品溶液的直链淀粉浓度为:∆A₅₅₀ -∆A₆₈₂。根据支链淀粉标准品得到的回归方程，计算各样品溶液支链淀粉浓度方程:∆A₅₅₀ -∆A₆₈₂。然后根据样品的稀释系数计算样品中直链淀粉和支链淀粉的含量。 简单序列重复(SSR)标记的检测。本研究使用的四对引物列于表2。利用引物P1扩增了大麦Wx基因第6外显子、第6内含子和第7外显子的基因片段。利用引物P3对扩增大麦Wx基因第2外显子、第2内含子、第3外显子、第3内含子和第4部分外显子的基因片段(Zhu amp; Zhang 2010)。引物P1也扩增出野生型小麦Wx基因的3个大小分别为455,425和497 bp的基因片段。引物对P3也扩增出野生型小麦中Wx基因大小分别为389、410、408 bp的3个基因片段(Nakamura et al. 1993)。引物对P2扩增了一个2300 bp的小麦基因组特异性片段(Vrinten et al. 1999)。设计P4引物扩增大麦7H染色体上的Wx基因。 表1 151种青稞主要特征和产地 <td colspan="

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Code

Material

Row

Awn

Shell

Grain colour

1000-grain weight (g)

Origin

1

Kunlun 1

S

L

H

B

61.5

QH China

2

Kunlun 2

M

L

H

B

38.5

QH China

3

Kunlun 3

M

L

H

B

55.5

QH China

4

Nanfan 3

M

L

H

B

47.0

QH China

5

Beiqing 1

M

L

H

B

49.5

QH China

6

Beiqing 2

M

L

H

B

45.0

QH China

7

Beiqing 3

M

L

H

B

42.5

QH China

8

Beiqing 4

M

L

H

B

50.0

QH China