荞麦属植物落粒性相关基因研究

荞麦营养丰富,含有丰富的维生素和大量的黄酮类化合物,能有效地控制和治疗多种疾病,增加身体对疾病的免疫力、预防癌症,食用药用价值高。但在荞麦的栽培过程中,落粒现象非常严重。落粒现象在豆科、禾本科、十字花科以及胡麻科等植物中广泛存在,是植物在长期生存竞争及进化过程中为抵御恶劣外界环境及繁衍后代逐渐形成的一种适应机制。落粒会对农业生产造成巨大的损失,大量种子在收获前自然脱落,不仅增加采收难度,提高生产的成本,而且使种子质量和产量均受到严重影响。因此,通过减少落粒现象提高作物的产量和质量对于作物的生产和栽培具有重大意义。近年来,研究者对不同植物的落粒现象进行了大量的研究,早期时主要侧重于生理生化方面,人们通过长期的驯化实践不断地对作物器官脱落特性加以选择,解决了禾本科作物落粒、断穗,豆类作物提前开荚等问题,减少了产量损失。随着分子生物学的发展,解析离区发育和落粒现象的分子机制逐渐成为研究热点。本研究拟对荞麦落粒性相关基因进行研究,以便对荞麦遗传育种研究提供指导。所得主要结果如下:1.落粒候选基因的获得:为了获得荞麦落粒性相关基因,分别选取甜荞、苦荞和金荞花序幼嫩果枝组织等样品进行转录组测序,通过数据库比对、功能分析与功能注释获得28条与落粒基因相关的Unigene。2.落粒基因全长的获得:设计引物通过RACE方法将28条候选基因扩增出来,测序后成功获得候选基因序列3端20条,5端22条。通过数据库比对,成功完整拼接出6条落粒相关基因。3.落粒基因的表达分析:通过荧光定量PCR的实验方法,以5.8SRNA为内参基因,将28条候选基因(包括未完整拼接成功基因序列)在甜荞落粒品种、甜荞不落粒品种、苦荞落粒品种、苦荞不落粒品种以及金荞品种五个不同品种上进行Real Time PCR实验,得到实验结果如下:未拼接成功的候选基因序列在五个不同品种上的相对表达量差异不明显,完整拼接成功的6条候选基因在五个不同品种上的相对表达量有差异。拼接成功的6条候选基因全长序列提交到NCBI数据库中,通过blast后获得候选基因的命名:根向光性蛋白基因、SRG1-like蛋白基因、SOBIR1-like蛋白基因、NPR5-like蛋白基因、过氧化物酶基因、AGL蛋白基因,这些基因可能是荞麦落粒的关键基因。