β-伴大豆球蛋白α′亚基浓度升高的分子标记辅助选择及其对大豆农艺和种子性状的影响.ppt

吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所-伴大豆球蛋白伴大豆球蛋白亚基浓度升高的分亚基浓度升高的分子标记辅助选择子标记辅助选择 及其对大豆农艺和种子性状的影响及其对大豆农艺和种子性状的影响 吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 汇报内容 研究背景及目的研究背景及目的 1 材料与方法材料与方法 2 结论与讨论结论与讨论 3 启示启示 4 吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 -伴大豆球蛋白是大豆的主要贮藏蛋白，在商业大豆伴大豆球蛋白是大豆的主要贮藏蛋白，在商业大豆品种中其占大豆总蛋白含量的品种中其占大豆总蛋白含量的25%(Nielsen et al.,1989)。-伴大豆球蛋白包含伴大豆球蛋白包含3个主要亚基：个主要亚基：，和和 45%35%20%31%40%29%Jenkinson(2009)报道了报道了亚基浓度升高亚基浓度升高（EAP）的大豆品种）的大豆品种 孟山都公司发现了孟山都公司发现了-伴大豆球蛋伴大豆球蛋白在正常水平，白在正常水平，亚基浓度高于亚基浓度高于 亚基亚基的大豆品种的大豆品种(BringeBringe and and JenkinsonJenkinson,2009;,2009;JenkinsonJenkinson,2009,2011),2009,2011)。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 凝胶特性凝胶特性 健康饮食健康饮食 抗癌抗癌 降脂降脂 EAPEAP及及 -伴大伴大豆球蛋白升高的豆球蛋白升高的大豆品种能够提大豆品种能够提高蛋白的功能属高蛋白的功能属性，有益于消费性，有益于消费者的健康者的健康。Rickert等等(2004)发现发现富集于富集于-伴大豆球蛋白伴大豆球蛋白中的大豆蛋白有优越的中的大豆蛋白有优越的凝胶特性，乳化性增进，凝胶特性，乳化性增进，稳定性增加。稳定性增加。高高-伴大豆球蛋白的饮食伴大豆球蛋白的饮食可导致总胆固醇，甘油可导致总胆固醇，甘油三酯和胰岛素的降低，三酯和胰岛素的降低，抑制动脉粥样硬化的发抑制动脉粥样硬化的发展展 以及减少内脏脂肪升以及减少内脏脂肪升高导致的肥胖高导致的肥胖 体外实验显示体外实验显示-伴大伴大豆球蛋白的蛋白质成豆球蛋白的蛋白质成分可以抑制白血病细分可以抑制白血病细胞的生长，胞的生长，富含富含亚基和亚基和亚基的亚基的-伴大豆球蛋白抑制伴大豆球蛋白抑制脂肪酸合酶的活动，脂肪酸合酶的活动，可减少潜在致癌脂类可减少潜在致癌脂类的合成。的合成。有报道显示提纯的有报道显示提纯的-伴大伴大豆球蛋白豆球蛋白亚基能够降低亚基能够降低脂肪和甘油三酯的含量，脂肪和甘油三酯的含量，对低密度脂蛋白受体起下对低密度脂蛋白受体起下调作用。调作用。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 EAP（亚基浓度提高亚基浓度提高）性状检测）性状检测 孟山都公司开发孟山都公司开发的的两个两个SNP定位在定位在20号染色体，号染色体，与第与第I连锁群编码亚基的连锁群编码亚基的Cgy2,3基因链锁。基因链锁。在在20号染色体上号染色体上(LGI)物物理距离为理距离为2.5 kb 在在GenBank上编码上编码-伴伴大豆球蛋白的亚基，基大豆球蛋白的亚基，基因登录号为因登录号为AB051865 SDS-PAGE目前还是昂目前还是昂贵且耗时的检测蛋白质成贵且耗时的检测蛋白质成分的方法分的方法。使用分子标记辅助选择使用分子标记辅助选择EAP性状可用减少必需性状可用减少必需采用采用SDS-PAGE检测蛋检测蛋白质成分的群体规模白质成分的群体规模。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 本研究的本研究的首要目标首要目标是评估这两个是评估这两个SNP标记在标记在分离群体中区分个体分离群体中区分个体EAP和和NAP性状的有效性状的有效性。性。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 大豆球蛋白是大豆主要的贮藏蛋白，占大豆总蛋白含量的大豆球蛋白是大豆主要的贮藏蛋白，占大豆总蛋白含量的40%。包含包含5个主要基因，个主要基因，Gy1至至Gy5：基因基因Gy1 和和 Gy2紧密连锁并共同遗传，而基因紧密连锁并共同遗传，而基因Gy3，Gy4，Gy5是独立遗传的是独立遗传的(Cho et al.,1989;Nielsen et al.,1989;Beilinson et al.,2002)。5个主要基因编码个主要基因编码5个由二硫键连接的酸性的个由二硫键连接的酸性的(A)和基础的和基础的(B)亚基：亚基：A1aB2,A2B1a,A1bB1b,A5A4B3和和A3B4 (Cho et al.,1989;Nielsen et al.,1989)。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 日本的研究者日本的研究者培育了一个大培育了一个大豆球蛋白含量豆球蛋白含量为为0%且且-伴伴大豆球蛋白约大豆球蛋白约占占45%的大豆的大豆品系品系B2G2，具有具有5个个Gy基基因位点的隐性因位点的隐性等位基因。等位基因。gy1,2和和gy3的的等位基因发现等位基因发现于于射线辐射射线辐射处理后的大豆处理后的大豆品系中。品系中。(Yagasaki et al.,1996)20%的日本自的日本自然种质中存在然种质中存在gy4的等位基的等位基因因。(Kitamura et al.,1984)Yagasaki（1996）在野生）在野生大豆大豆(Glycine soja Siebold&Zucc.)材料材料的筛选中发现的筛选中发现了了gy5 等位基等位基因因。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 孟山都公司的孟山都公司的Wu 等（等（2007）发现了关于）发现了关于gy等位等位基因的专利基因的专利SNP分子标记。分子标记。gy1等位基因等位基因 NS0199008 代表代表 gy2等位基因等位基因 NS0199002 代表代表 gy3等位基因等位基因 NS0199010 代表代表 gy4等位基因等位基因 NS0199003 代表代表 gy5等位基因等位基因 5个未命名的个未命名的SNP 代表代表 吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 一、研究背景一、研究背景及目的及目的 Jenkinson 和和 Fehr(2010)采用采用B2G2与传统大豆与传统大豆品系杂交配制了品系杂交配制了5个分离群体。衍生出个分离群体。衍生出8个基因型个基因型的品系，包含的品系，包含5个个Gy基因位点上不同的野生型和基因位点上不同的野生型和突变型等位基因组合突变型等位基因组合。Gy1,2，Gy3，Gy4，Gy5 Gy1,2，Gy3，gy4，gy5 Gy1,2，gy3，gy4，Gy5 Gy1,2，gy3，gy4，gy5 gy1,2，Gy3，Gy4，Gy5 gy1,2，Gy3，gy4，gy5 gy1,2，gy3，gy4，Gy5 gy1,2，gy3，gy4，gy5 gy1,2 Gy3 gy4 Gy5 极大的极大的影响影响 影响影响最小最小 影响影响中等中等 有最高的有最高的-伴大豆伴大豆球蛋白浓球蛋白浓度且无大度且无大豆球蛋白豆球蛋白 每个每个gy等位基因不同等位基因不同程度地影响程度地影响-伴大豆伴大豆球蛋白和大豆球蛋白球蛋白和大豆球蛋白的总体水平。的总体水平。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 目前的研究没有关于在结合改进大豆球目前的研究没有关于在结合改进大豆球蛋白含量的等位基因时蛋白含量的等位基因时EAP性状影响大性状影响大豆品系农艺性状和种子成分的报道。豆品系农艺性状和种子成分的报道。一、研究背景一、研究背景及目的及目的 本研究的本研究的第二个目标第二个目标是使用是使用Gy3和和Gy5野生型野生型等位基因确定其对农艺性状及种子成分的影等位基因确定其对农艺性状及种子成分的影响。响。本研究的本研究的第三个目标第三个目标是评估结合了是评估结合了gy1,2,Gy3,gy4,Gy5;gy1,2,Gy3,gy4,gy5;gy1,2,gy3,gy4,Gy5;和和gy1,2,gy3,gy4,gy5等大等大豆球蛋白等位基因型的豆球蛋白等位基因型的EAP和和NAP性状品系。性状品系。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 二、材料与方法 4个个EAP性状分离群体性状分离群体 Gy3和和Gy5大豆球蛋白等位基因位点（紧密连锁大豆球蛋白等位基因位点（紧密连锁的的SNP标记）（标记）（Wu et al.,2007)EAP相关标记（相关标记（2个个SNP）（）（Jenkinson，2009，2011）gy1,2,Gy3,gy4,gy5 gy1,2,gy3,gy4,Gy5 F0 熟期、产量熟期、产量 F2 F2:3 F3:4 F3:5 F1 EAP/NAP（2个个SNP）4个大豆球蛋白基因型个大豆球蛋白基因型 SDS-PAGE数据数据 2009.07 Huxley,IA EAP(MV0121,MV0122)NAP(MV0119,MV0120)Ankeny,IA 一株一叶打孔一株一叶打孔 SNP SNP（Gy3 Gy3 和和 Gy5Gy5）确定杂合基因型）确定杂合基因型 DNA Ankeny,IA 每群体每群体38643864份份 打孔取样打孔取样 96孔板孔板(ABgene)8 8个基因型个基因型 目目 标标 1 目目 标标 2 目目 标标 3 每每lineslines 取取1 1株株8 8粒粒 品品 种种 选选 择择 依依 据据 2009.10 Isabela,PR.2010.02 Isabela,PR 2010.05 Huxley,IA 2010.11 Rancagua,Chile 2011.5-6 三地，三地，2 2次重复次重复 蛋白、油份蛋白、油份 小区联合收割机小区联合收割机 近红外近红外 30308 8四四 （188+4+2)四四2 淘汰淘汰Gy3 Gy3 和和Gy5Gy5位点分子标位点分子标记选择结果和记选择结果和SDSSDS-PAGE PAGE 结结果不一致的品系果不一致的品系 25258 8四四 SASSAS version 9.2version 9.2 GLMGLM 技术路线技术路线 位于第位于第2020条染色体（条染色体（LGILGI），与），与 亚亚基相关的，与基相关的，与Cgy2,3Cgy2,3基因连锁基因连锁 （JenkinsonJenkinson，20092009，20112011）。）。第一个第一个SNPSNP序列序列IDID为为1111号，正向引号，正向引物序列物序列 55-CTTGCTTACAAATTCCTCCAACTAAACTTGCTTACAAATTCCTCCAACTAAA-3 3，反向引物序列为，反向引物序列为55-GCTTAAGAACAACCGAGAGCTTTTGCTTAAGAACAACCGAGAGCTTTT-33。第二个第二个SNPSNP序列序列IDID为为1515号，号，forwardforward引物序列引物序列55-CATGAACTGTGATTACATATTCTTTTCATGAACTGTGATTACATATTCTTTTGCGC-3 3，reverse reverse 引物序列为引物序列为55-GCTGCCGAACATGATGGTTAGCTGCCGAACATGATGGTTA-33。SNPSNP侧翼序列在侧翼序列在 Jenkinson(2011)Jenkinson(2011)申请申请的专利上。的专利上。对于第对于第1111号号SNPSNP标记，标记，EAPEAP性状核苷性状核苷酸碱基为酸碱基为C C，NAPNAP性状核苷酸碱基为性状核苷酸碱基为T T。对于第对于第1515号号SNPSNP标记，标记，EAPEAP性状核