桑樹花青素分子標記的開發(fā).pdf

1、花青素是一種重要的植物次生代謝產物，自然界中多數(shù)花、果實、蔬菜、莖葉等顏色的形成均與其有關?；ㄇ嗨卦谥参锷砘顒又邪l(fā)揮著重要作用，植物繁殖器官中的花青素通過呈現(xiàn)出多彩的顏色吸引昆蟲傳播花粉和食草動物傳播種子，營養(yǎng)器官中的花青素對植物具有保護作用。目前，已有大量關于花青素的研究報道，利用分子標記技術篩選與花青素相關性狀連鎖的分子標記、研究花青素相關性狀形成的分子機制也已在多種植物中被報道。
　　分子標記是遺傳研究的有力工具，在遺傳育

2、種和種質資源的鑒定評價中發(fā)揮著重要作用。桑樹是一種具有經濟價值和藥用價值的多年生木本植物，目前分子標記在桑樹中的應用集中在種質的親緣關系和遺傳多樣性分析上，與重要農藝性狀連鎖的分子標記和基因定位研究還未見相關報道。因此，開展桑樹中重要性狀連鎖標記的研究，獲得與目標性狀緊密相關的分子標記，能夠在育種早期對目標性狀進行選擇，對桑樹的遺傳育種具有重要意義。幼嫩葉中花青素顯色是桑樹新品種測試時必須測定的性狀，桑椹是富含花青素的水果，果實顏色是果

3、實品質的重要組成部分，因此，有必要篩選桑樹中花青素相關性狀連鎖的分子標記。將獲得的分子標記應用于桑樹育種早期的性狀選擇，將會提高選擇效率。
　　本研究利用生物信息學的方法，從已完成全基因組測序的川桑中鑒定了花青素合成相關基因，在這些基因附近開發(fā)SSR標記，用于篩選與嫩葉色連鎖的分子標記，并以花青素合成相關基因的結構為研究對象，依據(jù)花青素合成相關基因的內含子長度多態(tài)性開發(fā)SCAR標記，探索花青素相關標記與果實顏色性狀的關系，并對不同

4、果色的桑種質資源進行區(qū)分。本研究獲得的主要研究結果如下:
　　1.桑樹嫩葉色連鎖標記的篩選
　　利用生物信息學的方法，我們從川?；蚪M中鑒定了15個花青素合成相關基因，包括四個CHS、兩個CHI、F3H、F3'H、OMT和一個DFR、ANS、UFGT。根據(jù)這些基因的scaffold信息，在距離這些基因70 Kb的范圍內設計了196對SSR引物，利用這196對引物和本實驗室基于川桑全基因組設計的318對SSR引物篩選與嫩葉色相

5、關的分子標記，結果未獲得與嫩葉色連鎖的分子標記。經分析發(fā)現(xiàn)嫩葉顏色易受環(huán)境條件的影響而不能被準確鑒定可能是未篩選到與嫩葉色連鎖標記的原因。
　　為研究嫩葉淡紫色的呈現(xiàn)與花青素合成相關基因的關系，我們利用qRT-PCR技術對嫩葉色變化過程中花青素合成相關基因的轉錄水平變化進行分析，結果表明，在F1代的同一植株上，呈現(xiàn)出淡紫色的嫩葉中花青素合成相關基因的表達水平均高于該植株上的淡綠色嫩葉，僅F3'H2在二者中表達量相近;在花青素顯色最

6、強的嫩葉中，花青素合成途徑下游的關鍵基因DFR和ANS的表達水平最高，尤其是ANS，該基因表達水平的高低與嫩葉花青素顯色的強弱完全對應。這些結果說明嫩葉花青素顯色與花青素合成相關基因的表達水平密切相關，并且花青素合成途徑下游的關鍵基因對花青素在嫩葉中的生物合成可能有直接的影響。
　　2.基于花青素合成相關基因內含子長度多態(tài)性的標記開發(fā)
　　我們以花青素合成相關基因的結構為研究對象，依據(jù)這些基因在不同果實顏色的桑品種中的內含子

7、長度多態(tài)性開發(fā)了5個SCAR標記，包括CHS2-SCAR、CHI1-SCAR、DFR-SCAR、ANS-SCAR和OMT1-SCAR，用于進一步探索花青素合成相關基因與果實顏色形成的關系。
　　3.SCAR標記在不同果色桑種質資源中的檢測
　　我們選取具有3種不同果實顏色的11份桑種質資源，用基于花青素合成相關基因內含子長度多態(tài)性開發(fā)的5個SCAR標記檢測這11份桑種質資源中的等位變異，結果顯示:每個桑品種或桑種的這5個標記