一个陆地棉油分蛋白品质关联的葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶基因的应用制造技术

本发明专利技术公开了一个陆地棉油分蛋白品质关联的葡萄糖

【技术实现步骤摘要】
一个陆地棉油分蛋白品质关联的葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因的应用


[0001]本专利技术属于生物技术应用领域，涉及一个棉花油分和蛋白含量关联的氧化还原酶基因及应用。

技术介绍

[0002]棉花是重要的经济作物，棉花生产对我国农业乃至国民经济的发展有着重要的影响。棉仁是巨大的油料及蛋白质资源，其生产加工对缓解我国食用油压力有显著作用，其经济效益逐渐受到人们的重视。研究表明棉花种仁蛋白含量与油分含量存在显著负相关，选育种仁油分和蛋白质含量均高的品种难度较大，但选育高油分或高蛋白含量的棉花新品种是切实可行的，因此需要通过挖掘和利用棉花油分蛋白品质相关的优异遗传变异来选育高油分或高蛋白的棉花品种。
[0003]由于棉花基因组的复杂性，前期棉花品质性状主要集中在QTL(Quantitative trait locus)等方面的研究。全基因组关联分析(Genome
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wide association study，GWAS)是指利用全基因组重测序技术，对具有遗传多样性丰富的群体的每个个体进行测序，获取数以百万计的分子标记(如SNP标记、CNV标记)，与目标性状表型数据进行联合分析，基于一定的统计方法进行全基因组关联分析，确定突变位点与物种性状间的关联性，快速获得影响目标性状表型变异的染色体区段或基因位点。随着测序技术和计算方法的迅猛发展，GWAS现在已成为检测农作物复杂性状自然变异的有力工具(Rafalski et al.,2010)，其可以大规模挖掘多种农艺性状相关基因，且无需事先假定候选基因，检测能力强，精度高，已成为分子育种研究的热点。目前GWAS研究已经在包括水稻、芥菜、大豆、棉花在内的许多作物中成功开展，并取得了丰硕的成果。Zhou等(2021)鉴定了1520份水稻品种和17份野生稻材料对褐飞虱三种生物型的抗性，通过GWAS分析鉴定了3502个关联SNPs和59个关联位点。结果表明，为抵抗致害性更强的褐飞虱，水稻群体动用了更多的位点和变异。该研究揭示了水稻与褐飞虱互作与进化的遗传基础。Kang等(2021)对开花时间和种子重量进行了全基因组关联研究，发现了12个共同的控制开花期候选基因，对其中2个候选基因VIN3和SRR1进行单倍型分析，发现它们在芥菜的传播和驯化过程中共同进化，揭示了芥菜在开花期上对环境的适应。Zhang等(2021)首先对来自于世界各地的496份大豆核心种质进行重测序，构建了自然变异群体，发现这个群体的品种间存在广泛的变异。进一步通过GWAS，并结合遗传分析和分子生物学方法，定位并证明一个具有TIR
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NBS
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LRR结构域的R基因(命名为GmNNL1)，对根瘤数目有重要影响。通过对这个R基因的后续研究揭示了在大豆与根瘤菌互作过程中宿主与寄主匹配性的遗传和分子机制。2017年，Fang等通过对318份陆地棉材料进行全基因组重测序，从中选取258个品种进行GWAS分析，共鉴定得到119个关联位点，其中产量相关的关联位点71个，纤维品质相关的位点45个，还有3个位点与黄萎病抗性相关。同时，发现2个与乙烯途径相关的基因位点与产量显著相关(Fang L,et al,2017b)。马峙英团队对419份核心种质的陆地棉材料进行重测序，并对13个纤维相关性状进行GWAS分析，鉴定出了与开
花时间、纤维长度和纤维强度有关的新基因，并且发现棉花驯化和育种过程对纤维相关性状的选择，增加了优异等位基因频率(Ma et al.,2018)。前年，该团队完成了1081份来自于世界各地的陆地棉种质资源深度重测序，获得的304,630个结构变异，结合大规模环境评价获得的纤维长度、比强度、马克隆值、铃重、衣分、子指等表型数据和401份资源的黄萎病抗性数据进行全基因组关联分析，发现346个与品质、97个与产量、3个与黄萎病抗性显著关联的重要结构变异(Ma et al.,2021)。张献龙团队首次系统地比较棉花野生种和驯化种之间的基因组差异，利用GWAS鉴定控制棉花纤维品质相关性状的关键位点。同时，结合纤维发育的转录组数据，探究了这些遗传位点的表达调控机制(Wang et al.,2019)。以上研究成果充分说明，全基因组关联分析具有较高的定位精度，甚至可以达到单基因的水平，利用获得的与目标性状相关的功能标记，进行目标性状的筛选，将大大加快育种进程和效率，促进作物精准育种的快速发展。
[0004]GMC氧化还原酶家族的成员包括氧化还原酶、脱氢酶、裂解酶和氧化酶(Cavener 1992)，它们通常催化非活性醇的氧化以产生醛或酮(Dreveny et al.，2001)。拟南芥ACE/HTH(AT1g72970)是一种单结构域蛋白，具有GMC氧化还原酶(pfam00732)结构域,被认为编码α
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醇脱氢酶，催化长链α
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，ω
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二羧酸的生物合成。该基因在拟南芥的表皮细胞中特异性表达，其功能的丧失导致角质层膜结构的破坏(Krolikowski et al.2003；Kurdyukov et al.2006)。水稻中OsNP1(Oryza sativa No Pollen 1)、HTH1(HOTHEAD
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like 1)以及玉米中IPE1(Irregular Pollen Exine 1)都属于葡萄糖
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甲醇
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胆碱(Glucose
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Methanol
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Choline,GMC)氧化还原酶超家族基因，这些基因被认为参与C16/C18ω
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羟基脂肪酸的氧化，且该基因的单基因纯合突变能够造成雄性不育表型，不影响其他性状(Chang et al.,2016；Chen et al.,2017；Xu et al.,2017)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是通过陆地棉品种群体重测序和全基因组关联分析挖掘了一个与陆地棉棉仁油分和蛋白含量性状同时关联的葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因，Glucose
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methanol
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choline oxidoreductase，即GMC。全基因组关联分析结果表明该基因与棉仁的油分和蛋白含量这两个重要品质性状密切关联。
[0006]本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：
[0007]葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因GhGMC序列的获得，在四倍体陆地棉TM
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1中的cDNA序列为：SEQ ID NO.1，基因组序列为：SEQ ID NO.2。基因内有3个内含子，基因组序列正向转录。
[0008]葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因GhGMC在鉴定高油分和高蛋白陆地棉品种中的应用。通过品种群体中该SNP基因型将群体分为两组单倍型，高油分低蛋白的棉花材料SNP(D10G本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一个陆地棉油分蛋白品质关联的葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因在鉴定高油分和高蛋白棉花中的应用，所述葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，具体为：检测陆地棉植株中的所述葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还原酶基因第752bp位置上的碱基，其中第752bp位置上的碱基为T的棉花为高蛋白、低油分的棉花植株，第752bp位置上的碱基为C的棉花为低蛋白、高油分的棉花植株。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述检测葡萄糖
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甲醇
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胆碱氧化还...

【专利技术属性】
技术研发人员：方磊，邓倩，赵汀，胡艳，张天真，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：