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小麦淀粉合成关键酶基因SNP多态性及与淀粉合成的相关分析

韩俊杰  
【摘要】:【目的】发掘并验证淀粉合成相关酶基因中可能存在的SNP位点,从单碱基突变上阐明造成小麦品种(系)淀粉含量差异的原因,为后续SNP标记的开发和辅助选择提供理论基础。【方法】通过同源克隆获得淀粉含量差异较大的小麦品种(系)淀粉合成酶基因SSIIa、淀粉分支酶基因SBEIIa和SBEIIb,通过比对和多态性分析,发掘基因内有差异的单碱基位点,并以这些等位基因位点设计特异PCR扩增引物,采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)检测162个群体样本,通过SPSS统计分析,发掘与淀粉含量有显著相关性的位点。【主要结论】1、SSⅡa基因序列高度保守,与GeneBank中已发表的序列相似度达98.19%以上,共发现40个单核苷酸变异,导致20个氨基酸发生了变异。通过蛋白结构域分析显示,这些变异位点位于α-淀粉催化酶氨基N-末端外侧,而在其催化区域中没有发现变异位点。此外,在新春12中发现了一个缺失位点,缺失片段为249 bp,该缺失片段中包括了糖基转移酶的部分位点。2、SSⅡa基因核苷酸变异丰富,其第2外显子区为变异富集区。SBEⅡa基因SNP变异主要发生在第3、第15和第18外显子区。SBEⅡb基因大部分变异位点则集中于第3外显子区。对SBEⅡb和SBEⅡa基因ORF与GenBank中已登记的序列同源性分别为99.04%和98.64%。3、对这3个基因的单核苷酸多态性分析表明,π值在0.01637~0.01884之间,Watterson’sθw值的范围是0.01668~0.02523,表明这3个基因具有高度的核苷酸多样性。3个基因的单倍型数相同,但其单倍型多样性并不一致。Tajima’s D检验D值均不显著,符合中性选择理论。4、在单倍型分析中,这3个基因分为不同的单倍型,但不同的单倍型与支链淀粉含量之间有较好的对应关系,支链淀粉含量较高品种(系)往往被分在同一簇中,低支链淀粉含量品种(系)也被分在同一类,说明支链淀粉含量相近的材料可能有相似的单核苷酸序列变异。5、对90个SNP位点进行检测发现,所有的位点均与直链淀粉含量之间没有明显的相关关系,ss2a-rs31位点和sbe2a-rs10位点与支链淀粉含量之间有显著的相关性。关联分析发现,ss2a-rs31位点CT基因型与TT基因型高支链淀粉含量之间差异不显著(P0.05),而在中等支链淀粉和低支链淀粉含量中差异性显著(P0.05);CC基因型的个体支链淀粉含量显著高于TT基因型和CT基因型。在sbe2a-rs10位点GG基因型的高支链淀粉含量显著低于AA基因型和AG基因型(P0.05);而在中等支链淀粉含量和低支链淀粉含量中,AG基因型显著高于AA基因型和GG基因型。初步推断,这两个位点对支链淀粉的含量贡献较大,可以作为SNP标记开发的候选位点。本研究通过对不同淀粉含量的小麦品种(系)的3个淀粉合成相关酶基因的研究,发掘基因内部可能存在的SNP位点信息,结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS)对候选的SNP位点检测,利用SPSS统计分析,发现ss2a-rs31位点(C?T)和sbe2a-rs10位点(A?G)可能是造成支链淀粉含量差异的有效位点。


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