小麥莖稈木質(zhì)素含量相關(guān)基因TaCOMT克隆、功能標(biāo)記開發(fā)和關(guān)聯(lián)分析.pdf

1、莖稈木質(zhì)素含量是影響小麥（Triticum aestivum L.）倒伏的重要因素，而咖啡酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMT）是木質(zhì)素生物合成途徑的關(guān)鍵酶。因此，發(fā)掘COMT基因不同等位變異并開發(fā)功能標(biāo)記對(duì)小麥莖稈木質(zhì)素含量的遺傳改良具有重要意義。本研究選用166份來自我國(guó)黃淮麥區(qū)及國(guó)外的小麥主栽品種及高代品系，測(cè)定其在2年4個(gè)環(huán)境下的莖稈木質(zhì)素含量；采用同源克隆結(jié)合PCR驗(yàn)證的方法，克隆小麥TaCOMT基因，分析其在不同品種中的等位變異并開

2、發(fā)功能標(biāo)記；同時(shí)采用90K SNP芯片對(duì)莖稈木質(zhì)素含量進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）。主要結(jié)果如下：
　　1.對(duì)166份小麥品種莖稈木質(zhì)素含量分析表明，基因型、環(huán)境及其互作效應(yīng)均對(duì)莖稈木質(zhì)素含量具有顯著影響。莖稈木質(zhì)素含量廣義遺傳力為0.90，因此，可在小麥育種早期世代對(duì)莖稈木質(zhì)素含量進(jìn)行有效選擇。
　　2.克隆了小麥3A、3B和3D染色體上 COMT基因的全長(zhǎng)基因組 DNA序列，分別命名為TaCOMT-3A、TaCOMT

3、-3B和TaCOMT-3D。三個(gè)基因均含兩個(gè)外顯子和一個(gè)內(nèi)含子，其編碼區(qū)序列（CDS）均為1071 bp，一致性達(dá)97.9％，編碼氨基酸序列相似性達(dá)99.1%；內(nèi)含子區(qū)變異較大，序列一致性為81.7%。同源分析表明，與雙子葉植物相比，TaCOMT基因和來自其他單子葉植物COMT基因親緣關(guān)系更近。
　　3.對(duì)于TaCOMT-3A基因，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)等位變異，分別命名為TaCOMT-3Aa和TaCOMT-3Ab，其中TaCOMT-3Ab在第

4、二外顯子中存在一個(gè)單堿基缺失，導(dǎo)致蛋白翻譯提前終止。據(jù)此開發(fā)了可區(qū)分這兩種變異的酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列（CAPS）標(biāo)記，命名為COMT3A-CAPS。用166份小麥品種（系）對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，兩種基因型材料間莖稈木質(zhì)素含量差異不顯著。
　　4.對(duì)于TaCOMT-3B基因，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)等位變異，分別命名為TaCOMT-3Ba和TaCOMT-3Bb，其在3'-UTR處存在一個(gè)222 bp的插入/缺失（InDel），據(jù)此開發(fā)了一個(gè)共顯性功能標(biāo)記，命

5、名為COMT-S3B。該標(biāo)記在基因型為TaCOMT-3Ba和TaCOMT-3Bb的品種（系）中可分別擴(kuò)增出638和416 bp的特異片段。在2年4個(gè)環(huán)境下，基因型為TaCOMT-3Ba的品種（系）莖稈木質(zhì)素含量顯著高于基因型為TaCOMT-3Bb的品種（系）。表明TaCOMT-3B對(duì)小麥莖稈木質(zhì)素含量具有顯著影響，標(biāo)記COMT-S3B可有效用于小麥莖稈木質(zhì)素含量的分子標(biāo)記輔助選擇，加快育種進(jìn)程。
　　5.從小麥90K SNP芯片標(biāo)