小麦类胡萝卜素合成途径关键基因Lcye功能分析

• 作者: 翟胜男 郭军 刘成 李豪圣 宋健民 刘爱峰 曹新有 程敦公 李法计 何中虎 夏先春 刘建军
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: EMS TILLING 面粉颜色 黄色素含量 遗传育种
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 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: 1485-1495
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.01013

摘要

小麦籽粒黄色素是面粉及面制品黄度形成的主要原因, 其主要成分是类胡萝卜素。ε-番茄红素环化酶(LCYE)是小麦类胡萝卜素生物合成途径的关键酶, 前人对其研究多集中于QTL定位、基因克隆和分子标记开发, 而基因功能和遗传调控机制尚不明确。本研究利用TILLING技术筛选EMS诱变群体, 对Lcye功能及遗传调控机制进行研究, 以期深入认识小麦籽粒黄色素含量形成的分子机制。在2491份M2代EMS诱变群体中共检测到21个Lcye基因的点突变, 包含6个错义突变, 2个同义突变和13个内含子突变, Lcye基因在该诱变群体中的突变频率为1/266.1 kb。PARSENP软件预测分析显示, M090815 (C2202T)和M091648 (G3284A)两个错义突变可能严重影响蛋白质功能。MEME分析结果表明, M090815和M092230 (G2195A)突变位点位于Lcye基因保守结构域内。6个错义突变植株与野生型杂交构建的F2代群体中, M090815突变位点显著降低籽粒黄色素含量, 证实该位点对LCYE功能具有重要影响。qRT-PCR (quantitative real-time PCR)分析也显示, M090815突变位点显著降低Lcye基因表达水平, 且Lcye-B1和Lcye-D1基因表达降低趋势相似, 而Lcye-A1在花后14~28 d表现出补偿效应。本研究不仅验证Lcye基因功能, 也为面粉及其制品颜色性状改良提供了理论依据和种质资源。