学术讨论—β-伴大豆球蛋白α′亚基浓度升高的分子标记辅助选择及其对大豆农艺和种子性状的影响.ppt

吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所-伴大豆球蛋白伴大豆球蛋白亚基浓度升高的分亚基浓度升高的分子标记辅助选择子标记辅助选择及其对大豆农艺和种子及其对大豆农艺和种子(zhng zi)性状的影性状的影响响第一页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所汇报(hubo)内容研究背景及目的研究背景及目的1材料与方法材料与方法2结论与讨论结论与讨论3启示启示4第二页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的-伴大豆球蛋白是大豆的主要贮藏蛋白，在商业大豆伴大豆球蛋白是大豆的主要贮藏蛋白，在商业大豆品种品种(pnzhng)中其占大豆总蛋白含量的中其占大豆总蛋白含量的25%(Nielsen et al.,1989)。-伴大豆球蛋白包含伴大豆球蛋白包含3个主要亚基：个主要亚基：，和和 45%35%20%31%40%29%Jenkinson(2009)报道了报道了亚基浓度升高亚基浓度升高（EAP）的大豆品种）的大豆品种 孟山都公司发现了孟山都公司发现了-伴大豆球蛋白在伴大豆球蛋白在正常水平，正常水平，亚基浓度高于亚基浓度高于 亚基的大豆亚基的大豆(ddu)(ddu)品种品种(Bringe and Jenkinson,2009;(Bringe and Jenkinson,2009;Jenkinson,2009,2011)Jenkinson,2009,2011)。第三页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的凝胶特性凝胶特性(txng)健康健康(jinkng)饮食饮食抗癌抗癌降脂降脂EAPEAP及及-伴大豆伴大豆球蛋白升高的大球蛋白升高的大豆品种能够提高豆品种能够提高蛋白的功能属性，蛋白的功能属性，有益于消费者的有益于消费者的健康健康。Rickert等(2004)发现富集于-伴大豆球蛋白中的大豆蛋白有优越的凝胶特性，乳化性增进，稳定性增加。高-伴大豆球蛋白的饮食可导致总胆固醇，甘油三酯和胰岛素的降低，抑制动脉粥样硬化的发展 以及减少内脏脂肪升高导致的肥胖体外实验显示-伴大豆球蛋白的蛋白质成分可以抑制白血病细胞的生长，富含亚基和亚基的-伴大豆球蛋白抑制脂肪酸合酶的活动，可减少潜在致癌脂类的合成。有报道显示提纯的-伴大豆球蛋白亚基能够降低脂肪和甘油三酯的含量，对低密度脂蛋白受体起下调作用。第四页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的EAP（亚基基浓度提高度提高(t go)）性状检测性状检测孟山都公司孟山都公司(n s)开发开发的的两个两个SNP定位在定位在20号染色体，号染色体，与第与第I连锁群编码亚基的连锁群编码亚基的Cgy2,3基因链锁。基因链锁。在在20号染色体上号染色体上(LGI)物理距物理距离为离为2.5 kb 在在GenBank上编码上编码-伴大豆伴大豆球蛋白的亚基，基因登球蛋白的亚基，基因登录号为录号为AB051865SDS-PAGE目前还是昂贵且目前还是昂贵且耗时的检测蛋白质成分的方法耗时的检测蛋白质成分的方法。使用分子标记辅助选择使用分子标记辅助选择EAP性状可用减少必需采用性状可用减少必需采用SDS-PAGE检测蛋白质成分检测蛋白质成分的群体规模的群体规模。第五页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的第六页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究背景一、研究背景(bijng)及目的及目的大豆球蛋白是大豆主要的贮藏蛋白，占大豆总蛋白含量的大豆球蛋白是大豆主要的贮藏蛋白，占大豆总蛋白含量的40%。包含包含5个主要基因，个主要基因，Gy1至至Gy5：基因基因Gy1 和和 Gy2紧密连锁并共同遗传，而基因紧密连锁并共同遗传，而基因Gy3，Gy4，Gy5是独立遗传的是独立遗传的(Cho et al.,1989;Nielsen et al.,1989;Beilinson et al.,2002)。5个主要基因编码个主要基因编码5个由二硫键连接的酸性的个由二硫键连接的酸性的(A)和基础的和基础的(B)亚基：亚基：A1aB2,A2B1a,A1bB1b,A5A4B3和和A3B4(Cho et al.,1989;Nielsen et al.,1989)。第七页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的 日本的研究者日本的研究者培育了一个培育了一个(y)大豆球蛋白大豆球蛋白含量为含量为0%且且-伴大豆球蛋白约伴大豆球蛋白约占占45%的大豆品的大豆品系系B2G2，具有，具有5个个Gy基因位点的基因位点的隐性等位基因。隐性等位基因。gy1,2和和gy3的等的等位基因发现于位基因发现于射射线辐射处理后的大线辐射处理后的大豆豆(ddu)品系中。品系中。(Yagasaki et al.,1996)20%的日本自然的日本自然种质中存在种质中存在gy4的等位基因的等位基因。(Kitamura et al.,1984)Yagasaki（1996）在野生）在野生大豆大豆(Glycine soja Siebold&Zucc.)材料的筛材料的筛选中发现了选中发现了gy5 等位基因等位基因。第八页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究背景一、研究背景(bijng)及目的及目的孟山都公司的孟山都公司的Wu 等（等（2007）发现了关于）发现了关于gy等位等位基因的专利基因的专利SNP分子分子(fnz)标记。标记。gy1等位基因等位基因NS0199008代表(dibio)gy2等位基因等位基因NS0199002代表 gy3等位基因等位基因NS0199010代表 gy4等位基因等位基因NS0199003代表 gy5等位基因等位基因5个未命名的个未命名的SNP代表第九页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所一、研究背景一、研究背景(bijng)及目的及目的Jenkinson 和和 Fehr(2010)采用采用B2G2与传统大豆与传统大豆(ddu)品系杂交配制了品系杂交配制了5个分离群体。衍生出个分离群体。衍生出8个基个基因型的品系，包含因型的品系，包含5个个Gy基因位点上不同的野生基因位点上不同的野生型和突变型等位基因组合型和突变型等位基因组合。Gy1,2，Gy3，Gy4，Gy5 Gy1,2，Gy3，gy4，gy5 Gy1,2，gy3，gy4，Gy5 Gy1,2，gy3，gy4，gy5 gy1,2，Gy3，Gy4，Gy5 gy1,2，Gy3，gy4，gy5 gy1,2，gy3，gy4，Gy5 gy1,2，gy3，gy4，gy5gy1,2 Gy3 gy4 Gy5 极大(j d)的影响影响最小影响中等有最高的-伴大豆球蛋白浓度且无大豆球蛋白每个gy等位基因不同程度地影响-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白的总体水平。第十页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所目前的研究没有关于在结合改进目前的研究没有关于在结合改进(gijn)大大豆球蛋白含量的等位基因时豆球蛋白含量的等位基因时EAP性状影响大性状影响大豆品系农艺性状和种子成分的报道。豆品系农艺性状和种子成分的报道。一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的第十一页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所二、材料(cilio)与方法4个个EAP性状分离性状分离(fnl)群体群体Gy3和和Gy5大豆球蛋白等位基因位点（紧密连锁的大豆球蛋白等位基因位点（紧密连锁的SNP标记）（标记）（Wu et al.,2007)EAP相关标记（相关标记（2个个SNP）（）（Jenkinson，2009，2011）第十二页，共二十七页。gy1,2,Gy3,gy4,gy5 gy1,2,gy3,gy4,Gy5F0熟期、产量熟期、产量(chnling)F2F2:3F3:4F3:5F1EAP/NAP（2个个SNP）4个大豆球蛋白基因型个大豆球蛋白基因型SDS-PAGE数据数据2009.07 Huxley,IAEAP(MV0121,MV0122)NAP(MV0119,MV0120)Ankeny,IA 一株一叶一株一叶(y y)打孔打孔SNP SNP（Gy3 Gy3 和和 Gy5Gy5）确定杂合基因型）确定杂合基因型 DNAAnkeny,IA 每群体每群体(qnt)(qnt)38643864份份打孔取样打孔取样 96孔板孔板(ABgene)8 8个基因型个基因型目目标标1目目标标2目目标标3每每lineslines取取1 1株株8 8粒粒品品种种选选择择依依据据2009.10 Isabela,PR.2010.02 Isabela,PR 2010.05 Huxley,IA2010.11 Rancagua,Chile 2011.5-6 三地，三地，2 2次重复次重复蛋白、油份蛋白、油份小区联合收割机小区联合收割机近红外近红外308308四四（188+4+2)四四2淘汰淘汰Gy3 Gy3 和和Gy5Gy5位点分子标记位点分子标记选择结果和选择结果和SDS-PAGE SDS-PAGE 结果不结果不一致的品系一致的品系 258258四四SASSAS version 9.2version 9.2 GLM GLM技术路技术路线线 位于第位于第2020条染色体（条染色体（LGILGI），与），与 亚基相关的，亚基相关的，与与Cgy2,3Cgy2,3基因连锁基因连锁 （JenkinsonJenkinson，20092009，20112011）。）。第一个第一个SNPSNP序列序列IDID为为1111号，正向引物序列号，正向引物序列 5-CTTGCTTACAAATTCCTCCAACTAAA-5-CTTGCTTACAAATTCCTCCAACTAAA-3 3，反向引物序列为，反向引物序列为5-5-GCTTAAGAACAACCGAGAGCTTTT-3GCTTAAGAACAACCGAGAGCTTTT-3。第二个第二个SNPSNP序列序列IDID为为1515号，号，forwardforward引物序引物序列列5-5-CATGAACTGTGATTACATATTCTTTTGC-CATGAACTGTGATTACATATTCTTTTGC-3 3，reverse reverse 引物序列为引物序列为5-5-GCTGCCGAACATGATGGTTA-3GCTGCCGAACATGATGGTTA-3。SNP SNP侧翼序列在侧翼序列在 Jenkinson(2011)Jenkinson(2011)申请的专利申请的专利上。上。对于第对于第1111号号SNPSNP标记，标记，EAPEAP性状核苷酸碱基为性状核苷酸碱基为C C，NAPNAP性状核苷酸碱基为性状核苷酸碱基为T T。对于第对于第1515号号SNPSNP标记，标记，EAPEAP性状核苷酸碱基性状核苷酸碱基为为C C，NAPNAP性状核苷酸碱基为性状核苷酸碱基为A A。为将为将F2F2植株分为植株分为EAPEAP和和NAP NAP 类型，两类型，两SNPSNP标记结果为标记结果为CC-CCCC-CC的个体考虑为的个体考虑为EAP EAP 型，两型，两SNPSNP标记结果为标记结果为TT-AATT-AA的个体考虑为的个体考虑为NAP NAP 型。型。gy1,2,Gy3,gy4,Gy5 gy1,2,Gy3,gy4,gy5gy1,2,gy3,gy4,Gy5gy1,2,gy3,gy4,gy5 例如，例如，Jenkinson and Fehr(2010)报道，基报道，基因型因型gy1,2,Gy3,gy4,gy5的品系没有的品系没有A3亚基，亚基，基因型基因型gy1,2,gy3,gy4,Gy5的品系没有的品系没有A124亚亚基。基。如果如果2011年农艺评价中在基因型年农艺评价中在基因型gy1,2,Gy3,gy4,gy5的品系中检测到的品系中检测到A3 亚基，该品系淘汰。亚基，该品系淘汰。Huxley,IA（19/5）Coland 粘壤土；粘壤土；Bloomington,IL（20/5）Tama粉砂壤土；粉砂壤土；Findlay,OH（3/6）Hoytville 粘土粘土每地每处理双行种植，行长每地每处理双行种植，行长4.5m，垄距垄距76cm，24粒粒/m第十三页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所三、结论三、结论(jiln)与讨论与讨论采采用用MAS对对EAP和和NAP性性状状进进行行分分型型取取得得了了部部分分(b fen)成成功功。通通过过比比较较4个个群群体体4个个球球蛋蛋白白基基因因型型的的共共16个个类类型型的的EAP和和NAP类类型型，验验证证了了MAS选择的有效性选择的有效性。第十四页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所 使用使用SNP标记标记11号和号和15号并不能完全预测号并不能完全预测EAP性状性状类型，但可以类型，但可以有效的减少需要有效的减少需要(xyo)使用使用SDS-PAGE进行分析的样本数。进行分析的样本数。三、结论三、结论(jiln)与讨论与讨论第十五页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所BARC-025847-05113BARC-030259-06840BARC-020019-04403BARC-017939-02461BARCSOYSSR_20_1012BARCSOYSSR_20_0935 EAP品系品系(pn x)NAP品种品种(pnzhng)/品品系系EAP亲本亲本(qn bn)NAP亲本亲本三、结论与讨论三、结论与讨论第十六页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所三、结论三、结论(jiln)与讨论与讨论2011年年田田间间(tin jin)检检测测衍衍生生的的8个个类类型型的的18棵棵F3植植株株的的SDS-PAGE数数据据评评价价了了EAP性性状状在在蛋蛋白组成上的影响。白组成上的影响。第十七页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所第十八页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所第十九页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所三、结论三、结论(jiln)与讨论与讨论第二十页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所第二十一页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所第二十二页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所三、结论三、结论(jiln)与讨论与讨论第二十三页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所三、结论三、结论(jiln)与讨论与讨论 总之，从本研究评估总之，从本研究评估总之，从本研究评估总之，从本研究评估(pn)(pn)(pn)(pn)过的过的过的过的4 4 4 4个大豆球个大豆球个大豆球个大豆球蛋白基因型中的任意一蛋白基因型中的任意一蛋白基因型中的任意一蛋白基因型中的任意一个开发与个开发与个开发与个开发与NAPNAPNAPNAP品种种子品种种子品种种子品种种子产量、成熟期，蛋白产量、成熟期，蛋白产量、成熟期，蛋白产量、成熟期，蛋白油份含量相似的油份含量相似的油份含量相似的油份含量相似的EAPEAPEAPEAP型大豆品种是可能的。型大豆品种是可能的。型大豆品种是可能的。型大豆品种是可能的。基于基于Jenkinson和和Fehr(2010)的研究结果，的研究结果，开发具有开发具有5个隐性等位基因但产量与有个隐性等位基因但产量与有5个野个野生型等位基因的传统品种相似的品种在生型等位基因的传统品种相似的品种在某些方面可能更困难一些，但不是对于某些方面可能更困难一些，但不是对于所有所有(suyu)的群体都困难。的群体都困难。gy1,2,gy3,gy4,gy5基因型和基因型和EAP性状性状的集合导致的集合导致 亚基和总亚基和总BC含量的提高。含量的提高。具有具有5个隐性等位基因的品种总个隐性等位基因的品种总BC含量会升高且没含量会升高且没有大豆球蛋白，此类品种可能是有益于食品工业和消有大豆球蛋白，此类品种可能是有益于食品工业和消费者。费者。他们的研他们的研究结果强调了究结果强调了在为修改蛋白在为修改蛋白组成选择品种组成选择品种开发群体的过开发群体的过程中使用程中使用多个父多个父母本组合母本组合的重要的重要性。性。第二十四页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所四、启示四、启示(qsh)ProductsDescription of the companys productsServiceDescription of the companys serviceTechnologyDescription of the companys technologyMarketDescription of the companys marketText Text Text Text MAS第二十五页，共二十七页。吉林省农业科学院大豆研究所吉林省农业科学院大豆研究所Thanks！第二十六页，共二十七页。内容(nirng)总结-伴大豆球蛋白亚基浓度升高(shn o)的分子标记辅助选择及其对大豆农艺和种子性状的影响。-伴大豆球蛋白亚基浓度升高(shn o)的分子标记辅助选择及其对大豆农艺和种子性状的影响。有报道显示提纯的-伴大豆球蛋白亚基能够降低脂肪和甘油三酯的含量，对低密度脂蛋白受体起下调作用。本研究的首要目标是评估这两个SNP标记在分离群体中区分个体EAP和NAP性状的有效性。有最高的-伴大豆球蛋白浓度且无大豆球蛋白。Thanks第二十七页，共二十七页。