小麦籽粒PPO基因STS标记开发

论文摘要

小麦籽粒中高活性的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，简称PPO）是导致面制品褐变的主要因素。选育低多酚氧化酶活性的小麦品种是改善面制品外观品质和营养品质的重要手段。本研究参照位于小麦2B染色体上的PPO基因保守区序列（基因登录号：AB254804）设计引物，以籽粒PPO活性两极端材料为扩增模板进行筛选，并以195份中国微核心种质材料对其有效性验证，旨在开发小麦籽粒PPO基因新分子标记，实验主要结果如下：1.在设计的引物中，引物F-4扩增产物在籽粒PPO活性处于两极端的12份小麦品种中表现出规律性极强的多态性，在籽粒PPO活性极高的6个小麦品种扩增出了1条带（命名为a），在籽粒PPO活性极低的6个小麦品种扩增出了3条带（分别命名为a、b、c）。利用195个微核心种质材料对引物F-4进行有效性验证，其中123个材料扩增出了一条带（a），其PPO活性均值为246.22A475U/（min·g·103），剩下的72个材料都扩增出3条带（a、b、c）；其PPO活性均值为155.95A3475U/（min·g·10）；比前者低90.27A475U/（min·g·103），差异显著。在此基础上利用一套中国春缺体将b条带定位于2A染色体上。引物F-4能很好鉴别小麦2A染色体上PPO基因等位变异，是实用可靠的分子标记，可以在小麦育种中使用。2.编号为F-8的引物在另一组籽粒PPO活性处于两极端的12个小麦品种中PCR产物表现出较好的多态性，籽粒PPO活性极低的7个小麦品种均扩增出两条带（a带，约400bp；b带，约600bp），籽粒PPO活性极高的5个小麦品种均扩增出一条带（a带，约400bp）。序列比对结果显示， b带与位于2B染色体上GQ303713PPO基因相似性为99%。在此基础上利用一套中国春缺体将b条带定位于2B染色体上。序列b是PPO基因位于2B染色体上的等位变异，变异主要区域位于第二内含子，该区域变异能有效降低小麦籽粒PPO活性。引物F-8能有效鉴别小麦2B染色体PPO基因的等位变异，是实用可靠的分子标记，可以在小麦育种中使用。3.利用F-4、STS01和F-8共同检测后发现，195份材料中，有37个三标记扩增均表现出低活性带型（LALDLB），（LA、LD、LB分别表示PPO18、STS01和F-C低PPO活性材料扩增带型；HA、HD、HB分别表示PPO18、STS01和F-8高PPO活性材料扩增带型），这些品种PPO活性均值为118.76A475U/（min·g·103），显著低于其它几种扩增带型品种。带型为LALHB的材料PPO活性为153.48A475U/（min·g·103D）；带型为HAHDHB的材料PPO活性为358.42A475U/（min·g·103）,带型为HAHDLB的材料PPO活性为232.92A475U/（min·g·103）。F-4、STS01和F-8是一组实用可靠的标记组合，在分子选择育种中使用能有效选育低PPO活性小麦品种从而改善面制品品质。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 多酚氧化酶的分类
• 1.2 多酚氧化酶的功能性研究
• 1.3 多酚氧化酶分子特征
• 1.4 多酚氧化酶的分布与定位
• 1.5 多酚氧化酶基因的研究现状
• 1.5.1 多酚氧化酶多基因家族特征
• 1.5.2 多酚氧化酶的诱导表达
• 1.5.3 小麦多酚氧化酶基因的克隆及分析
• 2 小麦籽粒 2A 染色体 PPO 基因分子标记开发与应用
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试验材料及设计
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 籽粒 PPO 活性测定
• 2.2.2.2 籽粒 DNA 提取
• 2.2.2.3 引物设计及 PCR
• 2.2.3 序列分析及数据处理
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 引物多态性检测
• 2.3.2 引物 F-4 的有效性验证
• 2.3.3 F-4 染色体定位
• 2.3.4 目标条带测序分析
• 2.4 讨论
• 2.5 结论
• 3 与小麦籽粒 PPO 活性高度相关的 2B 染色体控制基因分子标记
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料及设计
• 3.2.2 PPO 活性测定
• 3.2.3 DNA 提取
• 3.2.4 引物设计及 PCR
• 3.2.5 序列分析及数据分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 引物的多态性检测
• 3.3.2 扩增目标条带测序分析
• 3.3.3 引物 F-8 的有效性验证
• 3.3.4 引物的定位
• 3.3.5 序列分析
• 3.3.6 PPO18、STS01 和 F-8 综合使用
• 3.4 讨论
• 3.4.1 引物定位及序列比对分析
• 3.4.2 不同染色体 PPO 基因内含子分析
• 3.4.3 PPO 活性分子标记
• 3.4.4 三标记筛选的低 PPO 活性育种材料
• 3.5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 发表论文
• 小麦籽粒 PPO 活性标记原始记录附表