利用HRM技术筛选镉转运与降烟碱代谢相关基因的烟草突变体

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烟草是一种典型的镉富集作物,烟叶中的镉通过烟气吸食进入人体,对人体健康产生危害。烟草中的降烟碱是N-亚硝基降烟碱(NNN)的前提物质,NNN对人体具有较强的致癌性。因此,低镉和低降烟碱烟草种质资源对烟草育种及安全性生产具有重要意义。本研究建立了一种检测烟草突变基因的高分辨率熔解曲线分析技术。并以烟草镉转运基因HMA4、MRP4和降烟碱代谢相关基因CYP82E4,CYP82E5v2,CYP82E10为目标基因,以EMS处理的贵烟1号M2代群体为筛选材料,利用建立的HRM技术进行上述突变基因筛选,并对镉转运基因纯合突变体的表型进行了鉴定。主要研究结果如下:1.利用烟草材料进行HRM技术筛选突变基因时,检测样本池中野生型:突变型比例在2:1至8:1时均能得到较好区分;HRM不仅可检测SNP,也能对小片段插入/缺失进行有效区分;优化后的HRM突变基因检测体系,检测片段的长度可达1000bp。2.以烟草镉转运相关基因HMA4,MRP4和降烟碱代谢相关基因CYP82E4,CYP82E5v2和CYP82E10为目标基因,以EMS处理的贵烟1号M2代群体为筛选材料,利用高分辨率熔解曲线分析技术进行突变基因筛选。结合DNA测序,鉴定了69个材料在DNA编码区变化碱基突变,其中镉转运相关基因筛选出27个突变材料,降烟碱代谢相关基因检测出42个突变材料;Cd转运相关基因的突变频率约为1/458kb,其中HMA4和MRP4敏感度分别为58%和40%;降烟碱代谢相关基因的突变频率约为1/328 kb,其相关基因的敏感度约为49.6%。3.对获得的13份镉转运基因纯合突变体进行水培,镉处理后采用ICP-MS测定突变体中的镉含量。结果表明,相比对照贵烟1号野生型材料,8份材料镉含量与野生型存在显著差异,镉下降幅度在16.19%42.08%之间,研究结果为低镉烟草新品种的选育奠定了基础。
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