普通小麦脂肪氧化酶活性基因的克隆与功能标记开发

黄色素含量由黄色素合成酶和脂肪氧化酶（Lipoxygenase，LOX）活性共同决定，是影响面条、馒头等面制品颜色的重要性状。在前期对黄色素相关基因克隆和功能标记开发的基础上，本项目拟采用同源克隆策略，克隆小麦LOX基因的基因组全序列，通过分析高、低LOX活性品种LOX基因序列的差异，明确控制LOX活性的分子机理，开发LOX基因的特异性功能标记（Functional marker）。利用缺体-四体对标记进行定位，应用DH群体中优9507/CA9632对开发的标记及其相应的LOX基因进行定位和QTL分析，进一步确定该功能标记及LOX基因的位置和效应。测定我国冬麦区200份普通小麦主栽品种和从国际玉米小麦改良中心引入的100份硬粒小麦品种（系）的脂肪氧化酶活性，并以新开发的功能标记进行基因型检测，评价标记的实用性。为利用分子标记辅助选择快速改良脂肪氧化酶活性提供理论依据和基因的功能标记。

高脂肪氧化酶（LOX）活性有助于改善中国食品的面粉颜色和面团流变学特性。选用中优9507/CA9632的71个双单倍体系（DH）和198份中国小麦品种和高代系，进行LOX活性QTL分析，克隆LOX基因并分析其在不同品种中的等位变异，根据各等位基因之间的序列差异开发可用于分子标记辅助选择的功能标记，并对标记进行验证。.1. 我国冬小麦品种间籽粒LOX活性存在较大差异，筛选出5份高LOX活性的品种。.2. 利用中优9507/CA9632 DH系检测到LOX活性的两个QTL，QLpx.caas.1AL位于1AS染色体，与Xwmc312紧密连锁；QTL QLpx.caas-4B位于4BS染色体，与Xgwm251紧密连锁。QLpx.caas.1AL和QLpx.caas-4B在4个不同环境下分别解释表型变异的13.4-25.2%和14.3-27%。.3. 克隆了小麦4B和5B染色体上的LOX基因TaLox-B1和TaLox-B2的全长编码序列。TaLox-B1基因组DNA序列由4,289bp个碱基对组成，包括7个外显子和6个内含子，26bp的5’非翻译区，并含有2,586bp的开放读码框，编码一段861个氨基酸残基的多肽链。TaLox-B2的基因组DNA序列由3,325个碱基对组成，包括6个外显子和5个内含子，73bp的3’ UTR，并含有一个2,595 bp的开放读码框，编码一段864个氨基酸残基的多肽链。.4. 基于TaLox-B1位点的等位变异，开发了两个互补的显性标记LOX16和LOX18。LOX16在TaLox-B1a的材料中扩增出489bp片段，与高LOX活性相关，在TaLox-B1b材料中没有扩增片段。LOX18在TaLox-B1b材料中扩增出791bp片段，与低LOX活性相关，在TaLox-B1a材料中没有扩增片段。用功能标记LOX16和LOX18检测198份中国冬小麦材料，不同基因型的LOX活性差异达到1%显著水平。因此，互补的显性标记LOX16和LOX18与LOX基因相关并能有效地用于LOX活性的遗传改良。.5. 结果发表在Molecular Breeding和Crop Science, 申请发明专利1项，耿宏伟博士论文被评为新疆自治区优秀博士论文，主办第11届国际谷蛋白研讨会并出版论文集。