【摘 要】
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谷子是一种经济作物,在我国北方地区广泛种植,有容易栽培、种植中用药量少、高产耐存等优良特性。谷子去掉外壳后,即为可食用的小米,小米中富含维生素E、谷氨酸、淀粉、亚油酸等各种物质,且易被人体消化吸收。除了富含各种营养物质外,小米中还含有各种天然的植物色素,例如类胡萝卜素等。本试验以生长于不同地区的六个品种谷子为材料,测定了谷子全生育期四个生理生化指标、主要农艺性状,初步筛选出总类胡萝卜素含量较高和较
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谷子是一种经济作物,在我国北方地区广泛种植,有容易栽培、种植中用药量少、高产耐存等优良特性。谷子去掉外壳后,即为可食用的小米,小米中富含维生素E、谷氨酸、淀粉、亚油酸等各种物质,且易被人体消化吸收。除了富含各种营养物质外,小米中还含有各种天然的植物色素,例如类胡萝卜素等。本试验以生长于不同地区的六个品种谷子为材料,测定了谷子全生育期四个生理生化指标、主要农艺性状,初步筛选出总类胡萝卜素含量较高和较低的品种;通过质谱（MS）的方法,测定了不同品种谷子中类胡萝卜素的重要组分及含量,最终筛选出总类胡萝卜素含量最高和最低的品种;以总类胡萝卜素含量最高的品种白米谷和总类胡萝卜素含量最低的品种黑枝谷为材料,进行转录组测序分析,挖掘出可能调控类胡萝卜素合成代谢的高表达基因。以高类胡萝卜素白米谷为样品提取RNA,克隆目的基因并构建过表达载体,转入拟南芥,证明该基因与类胡萝卜素合成代谢有关。最后通过基因表达模式,进一步分析确定该基因与谷子高类胡萝卜素的形成有关。主要研究结果如下:（1）在六个品种谷子全生育期的不同时期,分别测定了包括叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、丙二醛含量在内的四个生理生化指标,分析不同指标与类胡萝卜素含量之间的相关性。结果表明,与谷子类胡萝卜素含量具有显著相关性的指标为叶绿素、丙二醛和可溶性蛋白。（2）分别测定了六个品种谷子的株高、穗长、单穗重、千粒重、单粒重五个农艺性状,测定结果表明,六个品种谷子的平均株高为134cm,平均穗长为25.7cm,平均穗重为23.4g,平均千粒重为2.4g,平均单粒重0.00184g。（3）分别提取不同品种谷子中的类胡萝卜素,使用MS方法,分离并测定了类胡萝卜素的主要组分及含量,结果表明谷子类胡萝卜素的主要组分为β-胡萝卜素和叶黄素。在所测定的谷子品种中,白米谷的总类胡萝卜素含量最高、黑枝谷的总类胡萝卜素含量最低。（4）分析六个品种谷子的五个农艺性状与类胡萝卜素之间的相关性,其中,千粒重与其他农艺性状、类胡萝卜素含量均没有显著相关性;穗长与单穗重、叶黄素含量、总类胡萝卜素含量均有显著相关性;株高与单穗重、叶黄素含量均有显著相关性;单穗重与叶黄素含量极显著相关、与总类胡萝卜素含量显著相关。（5）设计四组对照试验（白米谷中期VS白米谷后期、黑枝谷中期VS黑枝谷后期、白米谷中期VS黑枝谷中期、白米谷后期VS黑枝谷后期）,并进行转录组测序分析,通过对差异基因的功能注释,筛选出可能与高类胡萝卜素合成代谢相关的基因Si ERF-ANT。（6）以白米谷为材料,克隆Si ERF-ANT基因,该基因CDS区序列全长1974bp;成功构建了p CAMBIA 1300-Si ERF-ANT过表达载体;通过农杆菌转化法,获得Si ERF-ANT过表达转基因拟南芥,证明了Si ERF-ANT基因参与调控类胡萝卜素合成代谢途径,且与高类胡萝卜素的合成代谢有关。通过对谷子的表达模式分析,进一步明确该基因参与调控谷子高类胡萝卜素合成代谢途径。
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