数字农科院2.0

大豆红色种皮的色素鉴定和基因定位

文献类型： 中文期刊

作者： 曹杰;谷勇哲;洪慧龙;吴海涛;张霞;孙建强;包立高;邱丽娟

作者机构：

关键词： 大豆;种皮色;花青素;BSA-seq;基因定位;转录因子

期刊名称：中国农业科学

ISSN： 0578-1752

年卷期： 2023 年 14 期

页码：

收录情况： 北大核心（2020版） ; ; CSCD（2023-2024年度） ; ; 科技核心（2023版） ; ; 农林核心（2020版）

摘要： [目的]揭示种子发育过程中种皮花青素(anthocyanin)的含量变化以及导致泰兴矮脚红(TXAJH)红色种皮的主要花青素成分;定位控制花青素合成积累的关键基因,为深入了解红色种皮形成的调控机制奠定基础.[方法]利用超高效液相色谱串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-ESI-MS/MS)检测黄色种皮大豆绥农 14(SN14)和红色种皮大豆TXAJH不同发育阶段种皮的花青素成分与含量,分析与种皮颜色变化密切相关的花青素成分;利用 SN14 和 TXAJH 杂交构建的重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体进行分离群体分组混合分析(bulked segregant analysis,BSA),初步定位红色种皮相关基因的候选区域,在此基础上,结合标记连锁分析缩小候选区间并预测红色种皮候选基因;最后通过qRT-PCR验证候选基因的表达情况.[结果]检测SN14 和TXAJH 4 个发育阶段的种皮,共发现 12 种花青素.在成分上,总花青素的聚类分析表明,TXAJH与SN14 之间以及TXAJH显色前后之间的种皮花青素组成均存在明显差异.在含量上,种子发育过程中,SN14 种皮花青素的含量逐渐下降,而TXAJH 种皮的含量迅速升高并保持稳定,种皮显色后,二者的花青素含量呈现极显著差异,在成熟阶段,TXAJH 种皮花青素的含量是SN14 的 200 倍以上.矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(Cyanidin-3-O-glucoside,Cy-3-glu)、芍药花素-3-O-葡萄糖苷(Peonidin-3-O-glucoside,Pn-3-glu)和牵牛花素-3-O-葡萄糖苷(Petunidin-3-O-glucoside,Pt-3-glu)是导致TXAJH种皮呈现红色的重要原因.BSA-seq关联分析将红色种皮基因的候选区间定位于第 8 染色体上,长度为 8.66 Mb.利用 27 个多态性标记进行连锁分析得到 10 种单倍型,最终将候选区间缩小至 702 kb.该区间中在亲本间存在非同义变异的基因共 37 个,其中,Glyma.08g059900编码 MYB转录因子,Glyma.08g061300和Glyma.08g063900编码 bHLH转录因子,它们可能参与花青素的生物合成调控;Glyma.08g062000编码花青素还原酶 1,可以将花青素转化为原花青素(proanthocyanidin,PA).基因表达分析结果表明,候选基因和花青素生物合成途径相关基因在SN14 与TXAJH中的表达模式相似,均为前者低于后者.种皮花青素主要成分与候选基因表达水平的关联分析结果显示二者之间存在极强的相关性.[结论]SN14 与 TXAJH 的种皮花青素组成存在差异,TXAJH 红色种皮呈现红色可能是 Cy-3-glu、Pn-3-glu 和Pt-3-glu积累的结果.预测Glyma.08g059900、Glyma.08g061300、Glyma.08g062000和Glyma.08g063900为红色种皮候选基因,其中Glyma.08g059900、Glyma.08g061300和Glyma.08g063900可能对花青素生物合成途径的多个基因产生调控作用.

分类号：

  • 相关文献

[1]基于BSA-seq技术对豌豆花色基因的精细定位. 严昕,项超,刘荣,李冠,李孟伟,李正丽,宗绪晓,杨涛. 2022

[2]褐色种皮大豆与其黄色种皮衍生亲本的表型及基因型比较. 续曲,郭勇,邱丽娟. 2013

[3]大豆种皮色相关基因研究进展. 宋健,郭勇,于丽杰,邱丽娟. 2012

[4]大豆巢式关联作图（NAM）群体构建及花色和种皮色遗传分析. 宋健,熊亚俊,陈伊洁,徐瑞新,刘康林,郭庆元,洪慧龙,高华伟,谷勇哲,张丽娟,郭勇,阎哲,刘章雄,关荣霞,李英慧,王晓波,郭兵福,孙如建,闫龙,王好让,姬月梅,常汝镇,王俊,邱丽娟. 2023

[5]花青素转录因子调控机制及代谢工程研究进展. 宋雪薇,魏解冰,狄少康,庞永珍. 2019

[6]花青素代谢调控植物彩叶研究进展. 万东璞,于卓,吴燕民,丁梦琦,李金博,周美亮. 2020

[7]拟南芥花青素合成途径重要转录因子的研究进展. 洪雪,张少斌,徐江,崔月. 2014

[8]BSA-Seq结合RNA-Seq技术挖掘大豆叶片提前黄化衰老基因. 李世宽,洪慧龙,付佳祺,谷勇哲,孙如建,邱丽娟. 2023

[9]紫粒小麦花青素合成分子调控机制研究进展. 李小兰,张明生,任明见,吕享,吉宁,王晓红,徐如宏. 2017

[10]基于TILLING技术筛选大豆GmAGL15基因突变体. 孙彦波,李忠峰,王俊,邱丽娟. 2019

[11]大豆转录因子GmWRKY57B的基因克隆及功能分析. 张兰,王晓萍,毕影东,张春义,范云六. 2008

[12]大豆bZIP转录因子基因GmbZIP33的克隆与功能分析. 张蕾,陈昕涛,白丽娟,王志莉,冯永君,吴存祥. 2023

[13]大豆褐色种皮遗传分析及基因定位. 董全中,蒋炳军,张勇,薛红,张明明,李微微,韩天富,宁海龙. 2020

[14]Soybean CHX-type ion transport protein GmSALT3 confers leaf Na+ exclusion via a root derived mechanism, and Cl− exclusion via a shoot derived process. Yue Qu, Rongxia Guan,Jayakumar Bose, Sam W. Henderson,Stefanie Wege, Lijuan Qiu, Matthew Gilliham. 2021

[15]绿豆几个表型性状的遗传特性. 王丽侠,程须珍,王素华,刘岩. 2013

[16]马铃薯短花药基因sa1的定位与候选基因预测. 王培,唐蝶,李玉梅,杨中敏,祝光涛,黄三文,张春芝. 2019

[17]马铃薯红色薯肉调控基因的精细定位与候选基因分析. 许芸梅,李玉梅,贾玉鑫,张春芝,李灿辉,黄三文,祝光涛. 2019

[18]棉花籽指数量性状位点(QTL)的初步定位. 李蓓,姚金波,李燕,朱守鸿,房圣涛,陈伟,张永山. 2022

[19]水稻柱头外露率主效QTL qTSE4的定位. 何晓娟,万华,高俊文,顾伟航,谢振威,赵志刚,万建民. 2022

[20]基于BSA-seq和RNA-seq挖掘水稻株高相关QTL. 吴元明,林佳怡,柳雨汐,李丹婷,张宗琼,郑晓明,逄洪波. 2023

作者其他论文 更多>>