《甘薯塊根澱粉性狀的候選基因關聯分析》是依託西南大學，由張凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：甘薯塊根澱粉性狀的候選基因關聯分析
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張凱
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
甘薯是我國最具開發前景的能源作物和重要的工業原料作物，而甘薯塊根的澱粉含量和澱粉組分（直鏈澱粉含量、支鏈澱粉含量、直鏈澱粉/支鏈澱粉比例）是影響甘薯乙醇產率和產業化套用的重要因素。本研究擬採用收集的466份甘薯種質資源材料構建自然群體，利用基於候選基因的關聯分析法鑑定與澱粉含量和澱粉組分這2個重要澱粉性狀顯著相關的基因位點，並根據候選基因在不同澱粉性狀表現型甘薯材料中的基因變異和內含子多態性開發SNP和IP標記，在候選基因的基因組和側翼序列中篩選SSR標記，為利用基因工程改良甘薯澱粉品質和分子標記輔助選擇育種奠定基礎。
結題摘要
收集甘薯種質資源材料並進行遺傳多樣性分析，選擇代表該種質資源庫最大遺傳信息的239份核心種質資源建立自然群體，於2011-2013年連續3年進行塊根澱粉性狀測定。239份材料的澱粉含量在4.476%-31.899%之間，且連續3年測定值差異不大。直鏈澱粉含量在7.280-35.512%之間，直鏈/支鏈澱粉比例計算值在0.166-0.430之間，3年測定值差異均較大。利用8個具有極端總澱粉和直鏈澱粉含量的典型甘薯材料對甘薯塊根澱粉的形成和積累規律進行研究。研究結果表明，各供試材料間塊根乾物質和澱粉積累變化較大的階段均在栽插後80-125d之間，具有不同澱粉性狀的材料之間在塊根膨大和發育的不同時期具有不同的澱粉積累規律。直鏈澱粉含量隨著塊根澱粉的積累呈現動態變化，在栽插後65d和110d出現變化高峰。對目前公布的甘薯高通量測序數據進行了從頭組裝，獲得62968條轉錄本。從中發掘1824個SSR，設計SSR引物1268對。採用其中215對在關聯群體中進行鑑定，套用TASSEL軟體的GLM和MLM程式對性狀數據與標記位點的等位變異進行關聯分析，獲得與甘薯塊根澱粉含量極顯著關聯標記（P＜0.01）67個，解釋率變幅為0.01592-0.28505；獲得與甘薯塊根澱粉組分性狀（直鏈澱粉含量、支鏈澱粉含量、直鏈/支鏈澱粉比例）極顯著關聯標記（P＜0.01）40個，解釋率變幅為0.01745-0.38349。篩選獲得的標記在具有不同澱粉含量/組分的甘薯品種中再次進行驗證，分別篩選出12個對甘薯塊根澱粉含量和澱粉組分性狀具有很好鑑別效果的SSR標記。成功克隆25個與甘薯澱粉合成途徑及澱粉品質相關的基因，螢光定量PCR檢測結果顯示這些基因在甘薯塊根澱粉迅速積累階段均有表達差異。根據在52份核心種質資源材料中克隆獲得的基因序列，篩查SNP、InDel和內含子長度多態性，開發74個CAPs標記、5個InDel標記和78對ILP標記引物，鑑定獲得11個可鑑定不同塊根澱粉性狀的CAPs標記和2個檢測效果較好的ILP標記。其中，根據單個基因的核苷酸序列多態性位點設計的3個CAPs標記均獲得較好的鑑定效果，能夠區分高、低澱粉含量和高、低直鏈澱粉含量的甘薯材料。其中2個CAPs標記所對應的SNP可引起編碼胺基酸序列的變化，表明該基因很可能是甘薯塊根澱粉性狀的重要調控基因。
