小麦多酚氧化酶基因Ppo-A1和Ppo-D1位点等位变异与穗发芽抗性的关系

Ppo-A1和Ppo-D1是控制小麦多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性的关键基因。有报道PPO活性与穗发芽抗性有关,但Ppo-A1和Ppo-D1位点不同等位变异对穗发芽抗性的影响尚不明确。本研究利用248份我国主栽小麦品种3年发芽指数,结合Ppo-A1和Ppo-D1位点等位变异分型结果,研究两个位点不同等位变异及其等位变异组合与穗发芽抗性的关系。结果表明,发芽指数主要受年份、Ppo-A1位点和Ppo-A1×Ppo-D1互作共同影响。在Ppo-A1位点,携带低PPO活性等位变异Ppo-A1b的小麦品种发芽指数显著低于携带高PPO活性等位变异Ppo-A1a的品种,平均发芽指数相差5.22%;相反,在Ppo-D1位点携带低PPO活性等位变异Ppo-D1a品种的发芽指数高于携带高PPO活性等位变异Ppo-D1b的品种,但差异不显著。在4种等位变异组合中,Ppo-A1bPpo-D1b组合类型品种的发芽指数最低。上述Ppo-A1位点等位变异与穗发芽抗性的关系在轮选13×济麦20 F2及F2:3分离群体中得到验证。PPO活性和Ppo-A1相对表达量均与发芽指数呈显著正相关。本研究表明,Ppo-A1b等位变异的分子标记可以有效地用于穗发芽抗性辅助选择。

渭北旱塬冬小麦籽粒PPO活性和YP含量基因型的分子检测

籽粒多酚氧化酶(PPO)活性和黄色素(YP)含量是影响小麦面粉白度的2个重要因素。为了解渭北旱塬冬小麦控制PPO活性(Ppo-A1和Ppo-D1)和YP含量(Psy-A1和Psy-B1)基因位点的等位变异组成和分布,本研究利用其功能标记PPO16、PPO18、PPO29、YP7 A、YP7 A-2、YP7 B-1和YP7 B-2,对46份渭北旱塬小麦品种的4个位点等位变异进行检测与分析。结果表明,渭北旱塬小麦品种在控制PPO活性Ppo-A1位点存在2种等位变异,即Ppo-A1 a和Ppo-A1 b,分别占48.3%和54.3%;在Ppo-D1位点也存在2种等位变异,即Ppo-D1 a和Ppo-D1 b,分别占54.3%和48.3%。2个位点存在4种等位变异组合类型,即Ppo-A1b/Ppo-D1 a(最低PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1 b(最高PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1 b(较低PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1 a(较高PPO活性),分别占34.8%、28.2%、17.4%、9.6%。在控制YP含量Psy-A1位点存在2种等位变异,即Psy-A1 a和Psy-A1 b,分别占56.5%和43.5%,没有发现含Psy-A1 c等位变异品种;在Psy-B1位点,存在3种等位变异,其中以Psy-B1 a为主(52.2%),Psy-B1 b次之(41.3%),Psy-B1 c较少(6.5%)。控制YP含量2个主效位点存在6种不同变异组合类型,以Psy-A1 a/Psy-B1 a(较高YP含量)比例最高(39.1%),Psy-A1 b/Psy-B1 b(最低YP含量)(28.3%)次之,其次为Psy-A1 a/Psy-B1 b(中等YP含量)(13%)和Psy-A1 b/Psy-B1 a(较低YP含量)(13%),以Psy-A1 a/Psy-B1 c(最高YP含量)(4.3%)和Psy-A1 b/Psy-B1 c(2.1%)比例最低。总体来看,渭北旱塬地区小麦含低PPO活性的基因等位变异组合所占比例较高,较高YP含量的等位变异组合所占的比例较高。