基于全基因组信息的TaBAM基因特征分析以及TaBAM16-1B与小麦NDVI（归一化差异植被指数）之间的关联研究

《Theoretical and Applied Genetics》：Pangenome-assisted characterization of TaBAM genes and association of TaBAM16-1B with NDVI in wheat

β-淀粉酶基因家族（BAM）是小麦抗旱遗传资源，通过基因组分析鉴定出28个TaBAM基因并分为四类，结构分析显示进化保守性。转录组学筛选出TaBAM16-1B和TaBAM20-4D为抗旱候选基因，发现TaBAM16-1B的A3040G非同义SNP（Cys→Tyr），利用KASP技术开发分子标记。对183份巴基斯坦小麦和299份全球种质资源分析表明，A等位基因在干旱区正向选择，且其突变体在干旱胁迫下叶绿素含量降低，酶活性稳定，验证了TaBAM16-1B的功能。该研究为小麦抗旱育种提供新工具。

　　

摘要

β-淀粉酶（BAM）基因家族是一种重要的遗传资源，它能够催化淀粉代谢，并在非生物胁迫下表现出积极的响应。在本研究中，通过使用AtBAM结构域进行全基因组分析，鉴定了28个基因。系统发育分析将这些基因分为四个亚组。基因结构、保守基序、顺式作用元件以及共线性分析表明基因家族具有进化保守性。泛基因组分析表明基因是一组核心基因，以单拷贝形式存在。转录组分析和qRT-PCR实验将< />-1B和< />-4D鉴定为具有抗旱性的候选基因。序列多态性分析发现，在< />-1B的编码区域存在一个非同义SNP位点（A³⁰⁴⁰/G³⁰⁴⁰），导致Cys被替换为Tyr。KASP技术被用于将这些SNP转化为分子标记。通过对183个巴基斯坦小麦基因型在四种环境下的研究，标记-性状关联分析显示，在四种环境中的三种环境下，这些标记与归一化植被指数（NDVI）性状存在显著关联。酶活性分析证实，携带< />-1B等位基因A（优势等位基因）的品种在PEG诱导的干旱条件下保持了稳定的<β-淀粉酶>活性，尤其是在24小时时间点的根部。< />-1B EMS突变体进一步提供了遗传验证，证明其在干旱胁迫下总叶绿素含量降低。此外，还研究了来自19个国家的299份全球小麦种质资源中< />-1B的等位基因变异。< />-1B等位基因A在干旱易发地区得到了正向选择，这体现了小麦育种者所施加的选择压力。本研究将< />-1B鉴定为一个功能基因，并提供了一个KASP标记，可用于标记辅助的小麦育种，以提高小麦的抗旱性。