小麦TaPK7基因单核苷酸多态性与抗旱性的关系

作物学报　ＡＣＴＡ　ＡＧＲＯＮＯＭＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ　２００８，３４（９）：１５３７－１５４３　

ＩＳＳＮ　０４９６—３４９０；ＣＯＤＥＮ　ＴＳＨＰＡ９　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｉｎａｃｒｏｐｓ．ｏｒｇ／ｚｗｘｂ／　

Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｂｚｗ＠ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａ１．ｎｅｔ．ｃｎ　

ＤｏＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１００６．２００８．０１５３７　

小麦ＴａＰＫ７基因单核苷酸多态性与抗旱性的关系　

张洪映　，　毛新国　景蕊莲　谢惠民　，　昌小平　

ｆ　中国农业科学院作物科学研究所／国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程／农业部作物种质资源与生物技术重点开放实　

验室，北京１０００８１；　西北农林科技大学农学院，陕西杨凌７１２１００）　

摘　要：以抗旱性不同的４５份六倍体小麦和５份小麦的二倍体近缘种为材料，通过测序检测ＴａＰＫ７基因的单核苷酸　

多态性，研究了ＴａＰＫ７基因多态性与抗旱性的关系，旨在为发掘利用小麦抗旱基因资源奠定基础。５０份材料ＴａＰＫ７　

序列总长２２０　４４８　ｂｐ，其中有６４个ＳＮＰ和９个ＩｎＤｅｌ，二者的频率分别为１　ＳＮＰ／３　４４５　ｂｐ和１　ＩｎＤｅｌ／２４　４９４　ｂｐ。编码　

区的核苷酸多样性　值小于非编码区，可能是由于编码区承受的选择压力较大。同义突变（　）与非同义突变（Ｋｓ）比值　

是０．４１５，表明该基因受负向选择影响，属于相对保守基因。在编码区检测到１６个单核苷酸突变，多存在于抗旱材料　

中。共检测到２１种单倍型，其中５种为强抗旱材料单倍型，２种为干旱极敏感材料单倍型，１　１种中等抗旱材料单倍型，　

另外３种单倍型中同时包括抗旱材料和干旱敏感材料，初步揭示了ＴａＰＫ７基因的单核苷酸多态性与抗旱性相关。　

关键词：小麦；ＴａＰＫ７基因；单核苷酸多态性；抗旱性；单倍型　

Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　Ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ　ｏｆ　ＴａＰＫ７　Ｇｅｎｅ　

ａｎｄ　Ｄｒｏｕｇｈｔ　Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｉｎ　Ｗｈｅａｔ　

ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—Ｙｉｎｇ　，　，ＭＡＯ　Ｘｉｎ—Ｇｕｏ　，ＪＩＮＧ　Ｒｕｉ—Ｌｉａｎ　＇　，ＸＩＥ　Ｈｕｉ—Ｍｉｎ　’　，ａｎｄ　ＣＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ—Ｐｉｎｇ　

ｆ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｋｅｙ　Ｆａｃｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　Ｃｒｏｐ　Ｇｅｎｅ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ／Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｒｏｐ　Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ＆Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｔｈｅ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　

Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ／Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＣｒｏｐ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ　ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１；　ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒ－　ｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ　７１２１００，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｔｅｉｎ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ／ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｍａｊｏｒ　ｓｉｇｎａｌｉｎｇ　ｅｖｅｎｔｓ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ａｂｉｏｔｉｃ　ｓｗｅｓｓｅｓ　ｉｎ　ｈｉｇｈｅｒ　ｐｌａｎｔｓ．　

Ｓｕｃｒｏｓｅ　ｎｏｎｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ　１一ｒｅｌａｔｅｄ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ２（ＳｎＲＫ２），ｗｈｉｃｈ　ｂｅｌｏｎｇｓ　ｔｏ　ｓｅｒｉｎｅ—ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｋｉｎａｓｅ，ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　

ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｕｇａｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｔ　ｉｓ　ｒｅｐｏｒｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅ　ｆａｍｉｌｙ　ｉｓ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｂｙ　ｈｙｐｅｒｏｓｍｏｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｒｅｌａｙｓ　

ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｓｉｇｎａｌ　ｖｉａ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ．ＴａＰＫ７　ｇｅｎｅ，ａ　ｍｅｍｂｅｒ　ｏｆ　ＳｎＲＫ２　ｇｅｎｅ　ｆａｍｉｌｙ　ｏｆ　ｗｈｅａｔ（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ　ａｅｓｔｉｖｕｍ　Ｌ．），ｉｓ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　

ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｔｏ　ｏｓｍｏｓｔｉｃ　ｓｔｒｅｓｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｄｒｏｕｇｈｔ，ｈｉｇｈ　ｓａｌｔ，ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ　ＡＢＡ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎ　ｗｈｅａｔ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ．Ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉ—　

ｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｉｎｇｌｅ　ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ（ＳＮＰ）ｉｎ　ＴａＰＫ７　ａｎｄ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，４５　ｈｅｘａｐｌｏｉｄ　ｗｈｅａｔ　ａｃｃｅｓ—　

ｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　５　ｄｉｐｌｏｉｄ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｏｆ　ｗｈｅａｔ　ｒｅｌａｔｉｖｅｓ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　ＳＮＰ　ｏｆ　ＴａＰＫ７　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ．Ｓｉｘｔｙ　ｆｏｕｒ　ＳＮＰ　ａｎｄ　ｎｉｎｅ　

ＩｎＤｅｌ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ　ｉｎ　ａ　ｔｏｔａｌ　ｏｆ　２２０　４４８　ｂｐ　ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　ａｃｉｄｓ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ　ｏｆ　ＳＮＰ　ａｎｄ　ＩｎＤｅｌ　ｗｅｒｅ　１　ＳＮＰ／３　４４５　ｂｐ　ａｎｄ　１　

ＩｎＤｅｌ／２４　４９４　ｂｐ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ　ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ｎｏｎ—ｃｏｄｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ　ｗａｓ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｉｎ　ｃｏｄｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ　

ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｄｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ　ｓｕｆｆｅｒｅｄ　ｓｔｒｏｎｇｅｒ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｔｈａｎ　ｎｏｎ—ｃｏｄｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ．Ｋａ／Ｋｓ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ＴａＰＫ７　ｗａｓ　０．４１５，　

ｗｈｉｃｈ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ＴａＰＫ７　ｗａｓ　ａ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ　ｇｅｎｅ．Ｓｉｘｔｅｅｎ　ＳＮＰｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｉｎ　ｃｏｄｉｎｇ　ｒｅｇｉｏｎ，ａｎｄ　ｍｏｓｔ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ｈａｐｐｅｄ　ｉｎ　

ｄｒｏｕｇｈｔ—ｔｏｌｅｒａｎｔ　ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ．Ａ　ｔｏｔａｌ　ｏｆ　２　１　ｈａｐｌｏｔｙｐｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ａｍｏｎｇ　ｔｈｅｍ，７　ｈａｐｌｏｔｙｐｅｓ　ｏｆ　

ＴａＰＫ７　ｗｅｒｅ　ｏｎｌｙ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｄｒｏｕｇｈｔ—ｔｏｌｅｒａｎｔ　ｏｒ　ｄｒｏｕｇｈｔ—ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，１　１　ｈａｐｌｏｔｙｐｅｓ　ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｍｅ—　

ｄｉｕｍ—ｄｒｏｕｇｈｔ—ｔｏｌｅｒａｎｔ　ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ，ｂｕｔ　３　ｈａｐｌｏｔｙｐｅｓ　ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｂｏｔｈ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ．ＳＮＰｓ　ｉｎ　ＴａＰＫ７　ｗｅｒｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅ　ｗｉｔｈ　

ｄｒｏｕｇｈｔ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ｂｕｔ　ｉｔ　ｃｏｕｌｄｎ’ｔ　ｅｘｐｌａｉｎ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｄｒｏｕｇｈｔ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｉｎ　ｗｈｅａｔ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｈｅａｔ；ＴａＰＫ７　ｇｅｎｅ；Ｓｉｎｇｌｅ　ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ　ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ；Ｄｒｏｕｇｈｔ　ｔｏｌｅｒａｎｃｅ；Ｈａｐｌｏｔｙｐｅ　

基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２００６ＡＡｌ００２０１）；国家重点基础研究发展计划（９７３计划）项目（２００４ＣＢ１１７２０５）　

作者简介：张洪映（１９８２一），女，硕士研究生，研究方向：小麦抗旱节水遗传育种。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙｉｎｇ１９８２１５＠１６３．ｔｏｍ　通讯作者（Ｃ０ｒｒｅｓｐ０ｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒｓ）：景蕊莲，Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｇｒｌ＠ｃａａｓ．ｎｅｔ．ｃｎ；谢惠民，Ｅ－ｍａｉｌ：Ｈｕｉｍｉｎｘ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ　

Ｒｅｃｅｉｖｅｄ（收稿日期）：２００８—０１—１４；Ａｃｃｅｐｔｅｄ（接受日期）：２００８—０３　３０．

　维普资讯 http://www.cqvip.com 作物学报　第３４卷　

干旱缺水是制约农业生产发展的重要因素。２０　

世纪９０年代以来，全国每年平均受旱面积达２　６６７　

万ｈｍ　，造成粮食减产７～８千万吨ｌ１】。小麦是人类最　

主要的粮食作物，研究并利用其抗旱基因资源的多　

样性，对于抗旱性的遗传改良具有重要意义。生物　

蛋白质的磷酸化和脱磷酸化是逆境条件下体内能量　

代谢和信号传递中的重要反应，蛋白磷酸化通过蛋　

白激酶催化完成。蛋白激酶在渗透等非生物胁迫的　

信号转导中起关键作用＿２】。ＳｎＲＫ２属于蔗糖非发酵　

相关蛋白激酶　引。在烟草　、大豆　１等植物中ＳｎＲＫ２　

基因家族参与对渗透胁迫的应答反应。小麦ＴａＰＫ７　

基因是ＳｎＲＫ２基因家族成员之一，实时定量　

ＲＴ　ＰＣＲ检测发现，小麦幼苗中ＴａＰＫ７参与对高渗、　

高盐、低温和ＡＢＡ处理的应答反应，尤其对高渗和　

高盐胁迫反应迅速，其１　ｈ的表达量就达到对照的　

１　５．３倍和２３．９倍　Ｊ。单核苷酸多态性（ｓｉｎｇｌｅ　ｎｕｃｌｅｏ．　

ｔｉｄｅ　ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＳＮＰ）是基因组ＤＮＡ上某一特定　

核苷酸由于转换、颠换、插入、缺失等变化而造成　

的ＤＮＡ序列多态性，作为新一代高通量的遗传标记，　

在植物多样性、群体遗传、系统进化与功能基因组　

学等领域发挥了重要作用　Ｊ。ＳＮＰ广泛而稳定地存在　

于植物基因组中，基因的ＳＮＰ多态性影响基因的功　

能。目前，ＳＮＰ标记在拟南芥　剐、水稻　、马铃薯　。］　

等植物中已得到应用。因此，研究小麦抗旱相关基　

因的ＳＮＰ多态性与抗旱性的关系对于发掘利用优异　

抗旱基因资源具有重要意义。本研究以抗旱性不同　

的六倍体小麦和小麦二倍体近缘种为材料，通过测　

序筛查ＴａＰＫ７的单核苷酸多态性，研究该基因多态　

性与抗旱性的关系，为发掘利用小麦抗旱基因资源　

奠定基础。　

１材料与方法　

１．１植物材料　

供试材料（表１）种子均由中国农业科学院国家种　

质资源库提供，包括４５份六倍体小麦，其中极强抗　

旱、强抗旱、中等抗旱、干旱敏感和干旱极敏感材　

料分别为４、１　１、１７、４、９份。５份小麦的二倍体　

野生近缘种，含１份乌拉尔图小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ　ｕｒａｒｔｕ，　

ＡＡ），１份栽培一粒小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ　ｍｏｎｏｃｏｃｃｕｍ，ＡＡ），　

１份拟斯卑尔脱山羊草（Ａｅｇｉｌｏｐｓ　ｓｐｅｌｔｏｉｄｅｓ，ＳＳ，Ｂ基　

因组供体），２份粗山羊草（Ａｅ．ｔａｕｓｃｈｉｉ，ＤＤ）。　

１．２小麦苗期抗旱性鉴定　

根据ＧＢ／Ｔ　２１　１２７—２００７“小麦抗旱性鉴定评价技　术规范”（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｃ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｔｅｍｐｌｅｔ／ｄｅｆａｕｌｔ）进行　

小麦苗期抗旱性鉴定。在长６０　ｃｍ、宽４０　ｃｍ、高１５　

ｃｍ的塑料箱中装入１０　ｃｍ厚耕层土（中等肥力壤土），