小麦面粉黄色素相关基因研究

小麦八氢番茄红素合成酶(PSY)基因和脂肪氧化酶(LOx)基因可能影响面粉黄色素含量。根据玉米P5y 基因序列设计引物,扩增出小麦PSY基因的部分片段,序列比较表明小麦和玉米PSY基因外显子DNA序列长度一致,但存在单核苷酸多态性(SNP)位点,序列一致性为90％;蛋白质氨基酸序列比较发现其序列一致性为97％, 说明一些SNP并未导致氨基酸的改变,该基因在玉米和小麦中应具有类似的功能活性。利用非整倍体材料将小麦 PSY基因初步定位到1D染色体。用同样方法,发现小麦的LOX基因与大麦、水稻、玉米的L0X基因具有很高的一致性,并将其初步定位到4BS染色体。

小麦黄色素合成途径中Psy基因的克隆及分子特性

对普通小麦(Ttiticum aestivum)黄色素(YP)合成途径中的首要限速酶——八氢番茄红素合成酶(Psy)基因进行克隆和测序,并和玉米Psy基因进行序列比对。结果表明,在高和低YP含量小麦品种中均扩增出一条长1192bp的Psy基因片段,该片段包含一条可编码78个氨基酸的小麦Psy基因的外显子,与玉米Psy基因第4外显子的核苷酸序列同源率为80.74,同源区域内有47个SNPs,但仅11个SNPs导致氨基酸编码序列的改变,二者氨基酸序列的同源率达85.89,推测Psy基因在不同物种中的表达具有较高的保守性。BLAST聚类分析表明,禾谷类植物Psy基因的分类与物种的亲缘关系存在明显的相关性,小麦Psy基因在系统进化中比禾谷类其他植物更为高级。

部分新疆春小麦材料脂肪酸氧化酶和黄色素基因的分布规律研究

【目的】了解新疆春小麦材料脂肪氧化酶(LOX)活性基因、黄色素含量基因Ta Zd-A1与Ta Zd-D1的等位变异组成和分布特点,分析Ta Zd-A1、Ta Zd-D1与Ta LOX-B1基因分子标记的实用性,为新疆春小麦品质改良提供参考依据。【方法】利用LOX16、LOX18、YP2A-1、YP2D-1特异性分子标记,对167份春小麦材料进行Ta Lox-B1a、Ta Lox-B1b、Ta Zds-A1a、Ta Zds-A1b、Ta Zds-D1a和Ta Zds-D1b等位基因的分子检测,明确这类基因在新疆春小麦材料中的分布规律。【结果】表明在检测的材料中控制籽粒黄色素含量的两个主效位点Ta Zds-A1和Ta Zds-D1存在4种不同的等位变异组合类型,以Ta Zds-A1b/Ta Zds-D1a组合基因所占比例最多,为29.34%;含有低黄色素含量Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b基因组合的材料为21.56%;同时,不同来源的春小麦材料所含等位变异组合类型不尽相同,中亚国家材料以Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b最多,为48.0%;新疆选育的品种中含Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b组合类型的材料只有5.4%,可见低黄色素的Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b基因类型在新疆春小麦材料中相对匮乏。在167份材料中,扩增出Ta LOX-B1a的有66份,属于高LOX活性的等位基因型,为39.52%。而新疆选育品种出现Ta Lox-B1a基因的频率远低于CIMMYT材料和中亚国家材料。【结论】利用的分子标记检测结果稳定可靠,筛选出一些低YP含量与高LOX活性的材料,可作为选育品种的亲本,以加速小麦色泽品质育种改良的效率。

新疆小麦黄色素含量基因等位变异的分子检测及其分布

为了明确新疆小麦材料Psy-A1和Psy-B1位点控制籽粒黄色素含量基因的组成和分布以及与黄色素含量的关系,利用7A和7B染色体上Psy-A1和Psy-B1基因的分子标记YP7A和YP7B,对326份新疆冬、春小麦材料中的等位变异进行检测。结果表明,在Psy-A1位点,含有等位基因Psy-A1a和Psy-A1b的品种(系)分别占83.74%和16.26%,两种基因型黄色素含量平均值的差异达到极显著水平(P<0.01);在Psy-B1位点,含有等位基因Psy-B1a和Psy-B1b的品种(系)分别占83.44%和16.56%,但两种基因型黄色素含量平均值的差异不显著(P>0.05)。不同变异组合类型的分布比例表现不同,Psy-A1a/Psy-B1a所占比例最高,为69.63%;其次是Psy-A1a/Psy-B1b组合类型,为14.11%;Psy-A1b/Psy-B1a组合类型为13.8%;Psy-A1b/Psy-B1b所占比例最低,为2.45%,没有扩增出Psy-B1c和Psy-B1d基因位点。总体来看,新疆小麦高黄色素含量的等位变异类型所占比例较高,冬、春小麦黄色素含量基因型存在一定差异;YP7A可以作为一个稳定、高效的功能标记用于分子标记辅助选择,而YP7B标记则不能独立作为黄色素含量辅助选择的实用性标记。

中国小麦品种黄色素含量基因等位变异分子检测及其分布规律研究

【目的】八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,Psy)基因是影响小麦黄色素含量的关键基因,利用分子标记检测中国冬小麦品种(系)Psy-A1基因的等位变异及其与黄色素含量的关系,进一步验证Psy-A1基因分子标记的有效性。【方法】利用7A染色体上Psy-A1基因的分子标记YP7A检测该基因在中国217份冬小麦品种(系)中的等位变异,分析不同等位变异与黄色素含量的相关性及变化趋势。【结果】Psy-A1基因标记YP7A为共显性标记,在高、低黄色素含量的小麦材料中分别扩增出194bp和231bp片段,相应的等位基因为Psy-A1a和Psy-A1b(GenBank编号分别为EF600063和EF600064)。在217份冬小麦品种(系)中,含有等位基因Psy-A1a和Psy-A1b的品种(系)分别占62.2%和37.8%,二者黄色素含量平均值差异达到极显著水平(P<0.01)。其中,北方冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区及西南冬麦区Psy-A1a等位基因的分布频率分别为75.0%、72.0%、25.9%和33.3%。【结论】分子标记YP7A可以作为小麦品种黄色素含量选择的辅助工具。

陕西省地方小麦品种黄色素含量基因的遗传分析

面粉及其制成品的色泽是衡量小麦品质的重要指标之一。八氢番茄红素合成酶(Phytoene synthase,Psy)基因是影响小麦黄色素含量的关键基因,利用分子标记检测98份陕西省地方小麦品种(系)Psy-A1与Psy-B1基因的等位变异及其分布,进一步验证Psy-A1与Psy-B1基因分子标记的有效性。利用黄色素含量基因(Psy-A1、Psy-B1)的功能标记YP7A和YP7B检测了98份陕西省1980年以来自育和引进的小麦品种(系)Psy-A1等位基因Psy-A1a(片段长度为194bp,高黄色素含量)、Psy-A1b(片段长度为231bp,低黄色素含量)和Psy-B1等位基因Psy-B1a(片段长度为151bp,中黄色素含量)、Psy-B1b(片段长度为156bp,低黄色素含量)、Psy-B1c(片段长度为428bp,高黄色素含量)与Psy-B1d(片段长度为884bp,不确定与黄色素含量的关系)的分布情况,并探讨了Psy-A1、Psy-B1等位基因在品种间的遗传关系。结果表明,陕西省主栽小麦品种(系)中Psy-A1a和Psy-A1b基因型的频率分别为39.8%和60.2%,以低黄色素含量的Psy-A1b基因型为主;Psy-B1a、Psy-B1b、Psy-B1c与Psy-B1d四种基因型的分布频率分别是24.5%,67.4%,7.1%和1.0%。对属于黄淮冬麦区之陕西汾渭河谷副区的小麦品种(系)Psy-A1a、Psy-A1b、Psy-B1a、Psy-B1b、Psy-B1c和Psy-B1d基因型的分布频率分别为45.7%、54.3%,17.4%,71.7%,10.9%和0%;对属于西南冬麦区之陕南鄂西丘陵副区的小麦品种(系)Psy-A1a、Psy-A1b、Psy-B1a、Psy-B1b、Psy-B1c和Psy-B1d基因型的分布频率则分别为32.7%,67.3%,30.8%,63.5%,3.9%和1.9%,说明不同副麦区的小麦品种(系)基因型差异明显,同时可以直接利用黄色素含量基因(Psy-A1和Psy-B1)的功能标记YP7A和YP7B来提高小麦育种效率。

普通小麦D染色体组上psy基因位点的分子证据

为检测普通小麦D染色体组是否存在psy基因,以扩增普通小麦(2X=AABBDD=42)psy基因的相同引物psy02和psy06在节节麦(2X=DD=14)中进行PCR反应。结果表明,引物psy02在节节麦基因组DNA中的扩增产物长206 bp,与普通小麦中扩增的196 bp序列同源率为93.0%,对应的第2外显子区域内仅有1 SNP;引物psy06在节节麦基因组DNA中的PCR产物长305 bp,与普通小麦中扩增的302 bp序列同源率达95.77%,对应的第6外显子区域内无SNP,说明在小麦D染色体组中存在psy基因,且psy基因部分外显子序列在D染色体组的进化过程中相对保守。

新疆小麦品种黄色素含量基因(Psy-A1)等位变异的分子检测

为了给新疆小麦品种面粉色泽改良提供理论依据,利用黄色素含量基因(Psy-A1)的功能标记YP7A检测了247份新疆小麦品种(包括农家品种、国内外引进品种和20世纪60年代以来的自育品种)Psy-A1等位基因Psy-A1a(高黄色素含量)和Psy-A1b(低黄色素含量)的分布情况,探讨了Psy-A1等位基因与面粉黄色素含量和黄度b*值的关系。结果表明,新疆小麦品种中Psy-A1a和Psy-A1b基因型的频率分别为91.9%和8.1%,以高黄色素含量的Psy-A1a基因型为主。新疆小麦农家品种、引进品种和自育品种Psy-A1a基因型的分布频率分别为100%、81.3%和95.3%,外来品种的引进和利用对降低新疆小麦品种黄色素含量起到了积极作用。新疆小麦品种面粉黄色素含量和黄度b*值普遍偏高,冬小麦品种面粉黄色素含量及黄度b*值高于春小麦品种。分析表明Psy-A1a和Psy-A1b两种基因型的面粉黄色素含量和黄度b*值平均值间的差异达到极显著水平。总之,新疆小麦品种面粉色泽改良应该以培育低黄色素含量的Psy-A1b基因型为重点,同时可以直接利用黄色素含量基因(Psy-A1)的功能标记YP7A来提高育种效率。

S组山羊草属Psy1基因片段的克隆与序列分析

类胡萝卜素含量是影响小麦面制品色泽的主要因素,而Psy1基因则是类胡萝卜素生物合成中的关键基因。为了了解小麦近缘种S组山羊草的Psy1基因多样性分布规律,以高大山羊草、双角山羊草及西尔斯山羊草为材料,应用同源基因克隆技术对其进行Psy1基因克隆。结果表明,利用分子标记YP7B-5检测获得的8个新Psy1-S1等位变异的部分序列覆盖了Psy1基因的第二外显子和第二内含子的全部以及第三外显子93.1%的区域。在与包括来自普通小麦的Psy1-B1d、栽培二粒小麦的Psy1-B1k以及拟斯卑尔脱山羊草的Psy1-S1a、Psy1-S1b、Psy1-S1c对应部分的序列综合分析发现一致性高达93.4%~98.5%,而且编码区序列差异均为同义突变,没有造成编码氨基酸的变化。而第二内含子序列则存在数个SNP及InDel,尤其是Psy1-S1h的161bp大片段插入和Psy1-S1i的177bp大片段缺失,导致与其他Psy1-B1/Psy1-S1等位变异产生较大的长度差异。分析表明,内含子的差异是造成Psy1基因多样性的主要原因。

甘肃春小麦八氢番茄红素基因的等位变异

为研究我国小麦面粉色泽形成的分子机理,利用功能标记YP7A、YP7A-2、YP7B-1、YP7B-2、YP7B-3、YP7B-4、YP7D-1和YP7D-2对来自我国甘肃省的62份春小麦主栽品种Psy1位点的等位变异类型进行了检测,并对其黄色素含量进行了测定。结果表明,在Psy-A1位点共发现有Psy-A1a和Psy-A1b两种基因型,其频率分别为64.52%和35.48%;在Psy-B1位点共发现有Psy-B1a、Psy-B1b、Psy-B1c、Psy-B1d四种等位变异类型,其分布频率分别为54.84%、38.71%、4.84%和1.61%;在Psy-D1位点除墨引1号没有扩增条带之外,其余材料基因型均为Psy-D1a。进一步分析表明,参试材料中共有7种基因型组合,分别为Psy-A1a/Psy-B1a/Psy-D1a、Psy-A1a/Psy-B1b/Psy-D1a、Psy-A1b/Psy-B1a/Psy-D1a、Psy-A1a/Psy-B1c/Psy-D1a、PsyA1b/Psy-B1b/Psy-D1a、Psy-A1a/Psy-B1d/Psy-D1a和Psy-A1b/Psy-B1c/Psy-D1a,其分布频率分别为33.87%、25.81%20.97%、12.9%、3.23%、1.61%和1.61%。其中,拥有Psy-A1a/Psy-B1c/Psy-D1a基因型组合的小麦品种黄色素含量显著高于其他基因型组合,而拥有Psy-A1b/Psy-B1b/Psy-D1a基因型组合的小麦品种黄色素含量显著低于其他基因型组合。本研究能够为我国春小麦面粉色泽的遗传改良提供重要信息。

水稻淡黄叶突变体pyl3的鉴定和基因定位

利用^(60)Co-γ辐射诱变籼稻骨干恢复系川恢907(R907),从突变体库中筛选获得一份淡黄叶突变体pyl3(pale yellow leaf mutant 3)。为揭示pyl3突变体淡黄叶表型的调控机制,本研究对该突变体和野生型进行表型鉴定、主要农艺性状和基因定位分析。结果表明,从苗期开始pyl3突变体整个生育期表现淡黄叶表型;与野生型相比,pyl3在苗期叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量显著降低;成熟期pyl3的株高、穗长、穗粒数和结实率等农艺性状指标均显著下降。遗传分析结果表明,pyl3突变体的表型由一对隐性核基因控制。利用分子标记连锁分析的方法将该基因初步定位于第3号染色体上InDel标记M4和M6之间,物理距离约为3.2 Mb。进一步基于BSA全基因组重测序和Sanger测序分析发现,pyl3突变体在定位区间内编码Mg-原卟啉Ⅸ螯合酶CHLI亚基的基因编码区第1034位碱基C突变为碱基T,导致编码的第345位的半胱氨酸(Cys)突变为酪氨酸(Tyr)。pyl3突变体中携带的CHLI^(pyl3)是已报道黄绿叶基因chl9/chli的新等位基因。qRT-PCR分析结果显示,pyl3突变体中叶绿素合成和光合作用相关基因的表达发生变化。本研究为进一步解析CHLI基因调控水稻叶色的分子机制提供了新的遗传材料和理论依据。

链霉菌沉默生物合成基因簇调控的研究进展

本文以天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)中黄色色素coelimycin生物合成调控及开发策略的研究进展为代表,介绍了链霉菌中沉默生物合成基因簇调控激活的新进展,为链霉菌天然产物基因簇的挖掘和新次级代谢产物的发现提供研究思路。

草生欧文氏菌(E.herbicola)CSH1065质粒的重组标记及Fib基因的遗传转移

利用DNA分子克隆技术及遗传重组方法,在E.herbicola CSH1065质粒上插入了Km_R及Mob基因,利用细菌间的接合转移,使E.herbicola CSH1065质粒转移到E.coli HB101中,从而获得了E.herbicola CSH1065的Fib(fungi inhibition)基因在E.coli HB101中的表达,进一步证明E.herbicola CSH1065 Fib基因功能只涉及其细胞内的大质粒,与其染色体基因组无关,其黄色色素基因与Fib功能无关。这些结果还为DNA分子杂交方法所证实。

色素生物合成相关PigE基因的缺失对紫色红曲霉Mp-21黄色素种类和产量的影响（英文）

红曲色素(MPs)是红曲霉次生代谢过程中产生的具有多种生物活性的天然色素,广泛应用于食品、化妆品和保健品行业。[目的]本研究从紫色红曲霉Mp-21中克隆了一个红曲色素产生相关PigE基因,并对其功能进行了鉴定。[方法]利用同源重组原理对PigE基因进行敲除,从表型、显微结构、生长速率、红曲色素、桔霉素等方面分析基因缺失前后的生物学特征变化。[结果] PigE基因的缺失主要导致黄色素产量的提高和种类的增多。与野生型Mp-21菌株以产生红色素为主的色素混合物相比,△PigE丧失了产生红色素的能力,并且新产生了至少5种新的黄色素。△PigE液体发酵13 d后,红曲色素的总色价达到了3548.2 U/g,约为野生型Mp-21菌株的4.82倍;而△PigE桔霉素的产量没有显著变化,但产生的时间延迟。[结论] PigE基因的缺失可能阻断了黄色素向橙色素的转化途径,使△PigE更趋向于黄色素的形成。由于红色素的形成需要较复杂的条件,如培养基中的氨基酸和适宜的pH值等,△PigE更倾向于先合成黄色素,丧失了产生红色素的能力。本研究为高产黄色素基因工程红曲霉菌株的构建提供了一种可能的途径。