高粱黄色籽粒Yellow Seed 2基因定位与克隆的研究.pdf

摘要

高粱（Sorghumbicolor(L.)Moench）是世界上五大禾谷类作物之一，在我国，

高粱主产区在东北、华北和西南地区，其中80%以上的高粱籽粒用于酿酒，几乎

所有的国内著名白酒品牌都是以高粱为主要酿造原料，如汾酒、泸州老窖、五粮

液和茅台等。在与白酒品质相关的物理特性和生化特性中，高粱籽粒的单宁含量

具有重要作用。因此挖掘出高粱中与控制籽粒颜色有关的基因对理想粒色性状育

种有着及其重要的意义。

本研究是利用亲本材料GLB41（黄色籽粒材料）和6E16（白色籽粒材料）F1

套袋自交，获得F基因定位群体单株3215个。利用F基因定位群体，定位高粱

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黄粒色性状基因，研究结果如下：

（1）高粱籽粒农艺学性状调查分析

白粒高粱6E16和黄粒高粱GLB41植株穗部相关农艺学性状中粒长、一级枝

梗数、每穗粒数有极显著差异、穗宽和千粒重有显著差异。

（2）高粱籽粒形态学性状调查分析

高粱籽粒发育过程：花后1-16天籽粒进入快速生长期，17-24天为生长速率减

慢，25天起籽粒大小不再膨大，随后进入转色期，绿色逐渐褪去，籽粒颜色逐渐

变成黄色，第40天籽粒转变为黄色。

（3）高粱黄色籽粒性状基因定位与克隆

分别选50株黄粒和白粒表型植株，利用BSA混池测序，将高粱黄粒色性状

基因定位在1号染色体上的15.4Mb范围内。使用18对多态性好的分子标记，将

高粱黄粒色基因精细定位在BR13、P2标记之间的108kb范围内。候选区间内有6

个候选基因，对6个候选基因进行测序，确定候选区间内YellowSeed2基因，该

基因CDS序列全长1074bp：第619bp-621bp位插入CTG三个碱基，使氨基酸序

列内插入一个亮氨酸（L），可能由亮氨酸的插入使高粱黄粒色基因YellowSeed2起

I

作用。第879bp位C突变为G，第982bp位C突变为T，但氨基酸序列无变化，

因此确定高粱黄粒色基因为YellowSeed2。

（4）高粱黄色籽粒性状基因YellowSeed2生物信息学分析

根据YellowSeed2基因的氨基酸序列、CDS序列，对编码蛋白质进行亚细胞

定位、蛋白结构、亲疏水性及同源进化关系进行分析。结果表明：YellowSeed2基

因编码蛋白是由357个氨基酸残基组成的定位于细胞核上的一种不稳定的碱性亲

水性蛋白，其主要由α螺旋结构和大量残基折叠盘绕组成，构建系统进化树发现，

与芒草亲缘关系最近，其次为玉米，穇、水稻等禾本科植物。

关键词：高粱，籽粒颜色，精细定位，候选基因，基因定位，生物信息学分析

II

LocalizationandCloningResearchoftheSorghumYellow

GrainYellowSeed2Gene

Abstract

Sorghum(Sorghumbicolor(L.)Moench),oneofthetopfivecerealcropsinthe

world,isasignificantcropinChina,withitsmainproductionareasbeingtheNortheast,

NorthChina,andSouthwestregions.Morethan80%ofsorghumgrainsinChinaare

usedforliquormaking,andalmostallfamousdomesticliquorbrands,suchasFen

liquor,LuzhouLaojiao,Wuliangye,andMaotai,usesorghumastheirprimarybrewing

material.Amongthephysicalandbiochemicalcharacteristi