草木樨属种质资源评价及香豆素生物合成关键酶基因定位

作     者：剡转转 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张吉宇

授予年度：2019年

学科分类：090503[农学-草业科学] 0909[农学-草学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

主      题：草木樨属 近等基因系 遗传多样性 香豆素 混合分组分析法 代谢组学 

摘      要：草木樨(Melilotus spp)是一种重要的豆科牧草,具有产量高、抗逆性强等优良特性,因此被广泛种值。然而,草木樨中所含的香豆素在霉菌作用下会衍变为对家畜有害的双香豆素,这严重影响了草木樨的饲草价值。因此,研究草木樨属种质的遗传多样性,并挖掘香豆素的合成途径及相关关键酶基因则显得尤为重要。本文主要通过ITS及matK对草木樨属18个种的种质遗传多样性进行研究,通过个体重测序混合分组分析法(BSA)与非靶向代谢组学分析法并结合转录组数据研究香豆素的合成途径与关键基因,从而为培育出高产、低香豆素的草木樨新品种奠定基础。本文主要研究结果如下:1.利用核基因序列ITS和叶绿体序列matK对草木樨属18个种的621份种质(包括中国种质资源库的全部草木樨种质)进行遗传多样性分析,用贝叶斯法构建系统进化树,结果显示ITS序列可以区分大部分种间亲缘关系远近,比matK更适合在低分类水平上研究草木樨属的系统学关系。2.以白花草木樨香豆素含量存在差异的近等基因系种质Ma46和Ma49为实验材料,利用BSA法定位与香豆素合成相关的关联区域与关键基因。以草木樨全基因组为参考基因组,在候选区域定位得到540个基因,候选区域共注释到535个基因,其中注释到非同义突变基因共124个、移码突变基因16个。挑选出了18个可能与香豆素合成通路有关的基因进行qRT-PCR验证,结果表明多数基因在Ma49中的表达量高于Ma46。3.以Ma46和Ma49为材料,运用LC-QE-MC检测平台鉴定试验材料的代谢物和代谢通路,共鉴定出5种差异代谢物,并对这些差异代谢物做了层次聚类分析,发现Ma49中香豆素的表达量明显高于Ma46。结合代谢组与转录组数据进行联合分析,发现在苯丙氨酸合成途径中,差异代谢物香豆素上调表达,4个过氧化物酶基因上调表达。