小麦抗寒相关基因克隆及序列特征分析

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低温伤害不仅会限制农作物的栽种范围,也会造成农作物减产。每年全世界因低温冷害造成的农作物损失多达数千亿元,研究并提高植物抗寒力具有重要的理论意义和现实意义。为了阐明冷诱导基因与小麦幼苗抗寒性的关系,本文选取来自于全国各个麦区及部分外引种质共260份小麦资源,进行了幼苗抗寒性鉴定及冷诱导基因STS检测。根据NCBI上公布的24个冷诱导基因的mRNA序列,分别设计引物对260份材料进行扩增,结果表明: Wrab19(登录号:AF139915)、Wcs19(登录号:L13437)、 Wrab17(登录号:AF255053)三个冷诱导基因与小麦抗寒性有一定关联,主要结果如下:1.实验室抗寒性鉴定结果表明,260个品种的抗寒性分布广泛,品种间差异极显著,所有品种的抗寒性变幅为0.0~1.0,表现出较为明显的表型差异。2.利用所设引物对Wrab19基因进行扩增时,表现出较好的多态性,260份材料中,133个品种扩增出两条带,长度分别为690bp和1200bp;127个品种扩增出一条带,长度为690bp。随机挑选4个抗寒性不同的品种进行测序,品种名称为Serra、02Y151、宿9908、CP93-18-1-1-1-5,其中前两个品种序列与目的序列基本一致,而后两个品种序列在222bp处多出一段33bp的序列,推测可能是等位基因。3.利用引物对260份材料进行wcs19基因检测,结果发现,该引物特异性较好,但在品种间没有多态性,260份材料均检测出wcs19基因。进一步的序列分析表明, wcs19基因DNA序列含有一段121-122bp的内含子,且该内含子序列中包含一个SNP,即,内含子序列+9bp处G碱基的插入和缺失,此内含子及内含子中的SNP与幼苗抗寒性的关系还需进一步研究确定。4.利用所设引物对wrab17基因进行扩增时,引物扩增特异性较好,预计目标片段468bp,但实际扩增出610bp的片段,同时在品种间没有出现多态性,260份材料均检测出wrab17基因。随机选取两个抗寒性不同的品种进行测序,DH5037和DH6197,抗寒性分别为0.86、0.57,测序结果表明,2条序列都含有一段142bp的内含子序列,并且品种DH6197的内含子边界序列发生突变,由G→T,这可能是导致其抗寒性下降的主要原因。5.其余21个基因对260份材料的检测结果发现,冷诱导基因普遍存在于小麦中。
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