小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶基因的克隆与功能标记开发

• 作者: 任毅 吕文娟 夏先春 战帅帅 曲延英 白璐 耿洪伟 谢磊
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 普通小麦 阿魏酰阿拉伯木聚糖 基因克隆 功能标记开发
• 年，卷（期）: 2018,（19）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 3639-3650
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.19.002

摘要

[目的]克隆小麦阿拉伯木聚糖阿魏酸酰基转移酶(arabinoxylan feruloyl transferase,AFT)基因,开发与FAX含量紧密连锁的功能标记,提高对FAX含量预测的准确性,为小麦加工品质的改良提供依据.[方法]应用FR846233为探针,通过同源克隆的方法获得小麦FAX含量基因gDNA全序列,使用DNAMAN软件比较高、低FAX含量品种间的序列差异性;基于序列差异使用Primer5.0软件设计特异性引物,开发与FAX含量紧密连锁的功能标记并利用一套中国春缺体-四体系和3AL、3AS双端体系进行染色体物理定位;同时结合PCR验证的方法,利用253份来自于中国主要冬麦区的小麦品种(系)对功能标记的实用性进行验证,采用IBM SPSSstatistics 19.0软件进行FAX含量与基因型间的相关性分析等数据统计分析.[结果]2对特异性引物B1、B2最终扩增出长度分别为800 bp及710 bp的片段,B1和B2扩增的PCR片段有80 bp重叠,将片段拼接得到位于3A染色体上AFT基因TaBahd-A1.TaBahd-A1序列由1 429个碱基对组成,得到等位变异TaBahd-A1a和TaBahd-A1b,2个等位变异都拥有一个1 266 bp的开放阅读框(open reading frame,ORF),都具有2个外显子和1个内含子,内含子符合典型GT-AG结构,等位变异序列之间相似度为98.08％,具有24个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点和3个插入缺失(insertion-deletion,InDel) InDel 位点,可编码421个氨基酸残基,预测分子量为45.2 kD.基于107 bp SNP处开发了2个互补显性标记AFTA2和AFTB2.AFTA2在TaBahd-A1a材料中能扩增出692 bp片段,与高FAX含量相关,在具有TaBahd-A1b等位变异的材料中未能扩增出片段.AFTB2则只能在TaBahd-A1b等位变异类型的材料中扩增出438 bp片段,并与低FAX含量相关,在TaBahd-A1a等位变异类型的材料中未能扩增出片段.同时利用一套中国春缺体-四体系和双端体材料将AFTA2和AFTB2定位在小麦3AL染色体.用功能标记AFTA2和AFTB2检测25 3份中国冬小麦材料,结果表明,不同基因型的FAX含量差异达到显著水平(P＜0.05).从不同麦区来看表现各有不同,其中在北部冬麦区不同基因型的FAX含量在北部冬麦区材料间差异不显著;而在黄淮麦区,含有TaBahd-A1a的品种FAX含量显著高于含有TaBahd-A1b的品种(P＜ 0.05).TaBahd-A1等位变异分布频率表明,TaBahd-A1a是与高FAX含量相关优异等位变异,且北部冬麦区TaBahd-A1a的频率(71.3％)显著高于黄淮冬麦区(60.2％).[结论]基于TaBahd-A1序列成功开发1对显性互补标记AFTA2/AFTB2并定位于3AL染色体,标记与FAX含量相关可用于FAX含量的遗传改良.