玉米低植酸自交系的筛选及其遗传机理的初步研究

论文摘要

禾谷类作物成熟种子中的磷素65％～80％是以植酸磷的形式存在的。在种子萌发过程中每克干种子需要1mg无机磷作为维持基因础代谢的营养，其余的磷素都转化成了植酸磷。成熟谷物和豆类作物每克干种子中总磷含量一般为3.0～5.0mg，植酸磷为2.0～4.0mg。对植酸的研究主要是因为它是磷素的主要存在形式和它对人类和动物营养的影响。低植酸突变体的发现和利用将能解决植酸所带来的这一问题。所有低植酸突变体都伴随着高无机磷性状，也就是所说的高无机磷品种，但是所有突变体的总磷量都没有发生明显变化。这些突变体能有效的增加磷素的生物有效性，尤其是利用在非反刍动物如家禽、猪、鱼等的饲料中。本实验通过对20份玉米自交系的无机磷含量分析发现齐319的无机磷含量接近0.93μg/mg，远高于一般材料（0.15μg/mg），进一步分析表明，其植酸磷含量为1.31μg/mg，与意大利Nielsen实验室2003年报道的玉米低植酸突变体lpa241/lpa241植酸磷含量（1.20μg/mg）接近，显著低于Lpa241/Lpa241野生型和常规的玉米自交系（＞2.8μg/mg）。对齐319低植酸性状的初步遗传分析表明，其控制基因呈隐性遗传并可能与lpa241/lpa241基因等位，但与lpa241/lpa241突变体中肌醇-3-磷酸合成酶（MIPS）蛋白表达量下降不同，齐319的MIPS蛋白质表达量显著增加，暗示二者的低植酸性状都与MIPS的异常表达有关，但二者的控制机理不同。值得指出的是，目前报道的玉米低植酸突变体的农艺性状不佳，限制了其利用价值，而齐319自交系农艺性状良好，已有多个在生产上使用的配组。齐319低植酸性状的鉴别拓展了它的应用价值，为玉米低植酸育种提供了一个新的资源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外相关研究进展
• 1.2.1 植酸研究简介
• 1.2.2 植酸在主要作物中的含量,贮存形式及沉积部位
• 1.2.3 植酸的生理功能
• 1.2.4 植酸的生物合成
• 1.2.5 植酸影响磷的消化与吸收及环境问题
• 1.2.6 植酸影响金属营养素的利用
• 1.2.7 植酸影响蛋白吸收及消化酶的活性
• 1.2.8 植酸影响淀粉及脂肪的利用
• 1.2.9 作物低植酸突变体的研究现状
• 1.2.10 玉米低植酸突变的分子机理
• 1.2.11 MIPS基因与lpal型低植酸突变
• 1.2.12 低植酸食物的营养价值
• 1.2.13 低植酸突变体的农艺性状和种子品质特性表现
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 玉米材料
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 仪器
• 2.2 无机磷含量分析
• 2.2.1 试剂配方
• 2.2.2 步骤
• 2.3 植酸磷含量分析
• 2.3.1 试剂配方
• 2.3.2 植酸标准曲线的制作
• 2.3.3 植酸含量的测定方法
• 2.4 玉米材料的种植
• 2.4.1 种植环境
• 2.4.2 种植密度
• 2.4.3 田间管理
• 2.5 自交、杂交
• 2.5.1 自交
• 2.5.2 杂交
• 2.6 玉米种子基因组DNA的提取
• 2.6.1 DNA提取液配方
• 2.6.2 操作步骤
• 2.7 MIPS的PCR扩增
• 2.7.1 PCR引物设计
• 2.7.2 PCR反应体系
• 2.7.3 PCR参数设置
• 2.8 玉米种子全蛋白的提取
• 2.8.1 蛋白质提取液配方
• 2.8.2 操作步骤
• 2.9 WESTERN分析
• 2.9.1 试剂配方
• 2.9.2 操作步骤
• 3 结果与分析
• 3.1 玉米高无机磷自交系及杂交品种的筛选结果
• 3.2 高无机磷玉米自交系的植酸含量分析
• 3.3 齐319的遗传分析
• 3.4 MIPS基因的PCR扩增
• 3.5 齐319玉米自交系MIPS蛋白质的检测
• 4 讨论
• 5 结论
• 参考文献
• 在读期间发表论文
• 作者简历
• 致谢
• 附表