小麥GDH1基因克隆及其功能標記開發(fā)

李冰　張照貴　王佳佳　等

摘要：谷氨酸脫氫酶（glutamate dehydrogenase， GDH）在植物體內(nèi)催化合成谷氨酸的可逆反應(yīng)，通過GDH固氮比谷氨酸合成酶途徑更節(jié)省能量。在植物大多數(shù)組織中，GDH1是該基因家族中表達最高的基因，比其他GDH成員具有更為重要的作用。本研究從普通小麥基因組中分離了TaGDH1基因在A、B、D染色體組的序列。針對TaGDH1a基因在基因組DNA序列1 900～1 983 bp位置存在的核苷酸差異設(shè)計了一個插入/缺失標記，同時將該標記定位在5A染色體上。

關(guān)鍵詞：小麥；TaGDH1；同源克?。还δ軜擞?/p>

中圖分類號：S512.103.3文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）10-0006-06

3討論

普通小麥為異源六倍體（2n=6x=42），具有六個染色體組，在二倍體物種中為單拷貝的基因在普通小麥中可能有3個拷貝，分別由A、B和D三個亞基因組編碼，因此區(qū)分基因所在的染色體組比較困難[20]。郝麗芳等[21]在對小麥NOA基因所屬染色體組區(qū)分時，設(shè)計兩對保守的跨內(nèi)含子的引物，通過基因組PCR、克隆和測序后的序列多態(tài)性分析，確定了小麥基因組中至少存在3個NOA成員，結(jié)合基于毛細管電泳的片段分析將3個成員定位在6A、6B和6D染色體上。李亞青[22]等以中國春缺體-四體系為材料，用Southern雜交的方法將TaGSK1基因定位于第一同源群的1A、1B和1D染色體。張磊等[23]利用特異引物在中國春缺體-四體中擴增產(chǎn)物的長度差異，將TaCKX5基因定位在小麥的3A、3B和3D染色體上。本研究利用二倍體、四倍體中各染色體組與六倍體小麥中的相對應(yīng)染色體組基因相似度高的特點，將通過基因克隆獲得的二倍體、四倍體GDH1基因與六倍體小麥中的TaGDH1基因序列進行對比，以區(qū)分三條TaGDH1基因所屬的染色體組。同時結(jié)合中國春缺體-四體染色體定位和RIL群體連鎖分析的方法將TaGDH1a-InDel標記定位在5A染色體上。

Andersen等[24]首先提出基因功能標記概念，功能標記的多態(tài)性來源于造成等位基因功能差異的DNA序列差異，可以進行基因型鑒定和基因型選擇。因此，開發(fā)功能標記對于提高小麥育種效率具有重要意義。本研究中TaGDH1a基因功能標記的開發(fā)有助于GDH1在小麥中功能的研究以及TaGDH1基因型的鑒別。碳、氮代謝直接影響作物經(jīng)濟產(chǎn)量。已有研究表明，小麥中大部分與馴化和產(chǎn)量形成有關(guān)的QTL位點都聚集在第一和第五同源群染色體上[25， 26]。其中5A染色體上已發(fā)現(xiàn)存在控制穗長、穗粒數(shù)、穗粒重等小麥產(chǎn)量性狀的主效QTL位點區(qū)域[27， 28]。本研究通過中國春缺體-四體系統(tǒng)，結(jié)合連鎖分析的方法，成功將TaGDH1a基因定位到了小麥5A染色體上，為今后結(jié)合5A上已知產(chǎn)量性狀相關(guān)QTL研究TaGDH1基因功能奠定了基礎(chǔ)。

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