张耀元^1,3,4 , 路阳¹ , 张彬¹ , 禾璐¹ , 刘龙龙³ , 王兴春^2,4 , 李红英^2,4 , 韩渊怀^1,2,3,4

1山西农业大学农学院,太谷,030801;
2山西农业大学农业生物工程研究所,太谷,030801;
3农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室,太原,030031;
4杂粮种质资源发掘与遗传改良山西省重点实验室,太谷,030801
作者    通讯作者
《分子植物育种》印刷版, 2016 年, 第 14卷, 第 49 篇   
收稿日期: 2016年03月21日    接受日期: 2016年04月12日    发表日期: 2016年07月05日

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谷子是我国北方重要杂粮作物，米色是评价谷子品质的重要指标，目前关于谷子米色的形成机制仍不明确。本研究选用米色分别为深黄、浅黄、白色和绿色的谷子品种各2个，对这8个谷子品种进行了总类胡萝卜素含量、β-胡萝卜素含量与米色差异间关系的分析，以及分子水平4个参与β-胡萝卜素代谢相关基因在籽粒不同灌浆阶段的表达模式分析，结果表明：CCI指数作为米色测定的综合指标，可对不同品种米色差异进行鉴定，且分别与总类胡萝卜素、β-胡萝卜素含量呈显著与极显著正相关。通过对8个品种SiLCYB基因组DNA克隆发现，只有深黄品种JG21中出现序列变异，有两个SNP位点，且第二处单核苷酸变异使相应氨基酸由谷氨酰胺变为精氨酸。SiLCYB表达不具有组织特异性，在叶中表达最高，茎中最低。通过对籽粒不同灌浆阶段β-胡萝卜素合成基因SiLCYB与另外3个β-胡萝卜素代谢相关基因（SiLCYE,SiHYD,SiCCD1）的表达分析发现：SiLCYB在大多数品种中表达基本恒定，且与β-胡萝卜素积累没有表现出显著相关性；而SiLCYE在不同品种中普遍呈现出与SiLCYB同增同减的表达模式，但表达水平低于SiLCYB；同时发现2个降解相关基因（SiHYD,SiCCD1）的表达与β-胡萝卜素积累在灌浆特定阶段表现出了显著或极显著负相关。因此，不同米色形成的原因一方面可能由于SiLCYB序列差异而导致酶蛋白活性差异来调控β-胡萝卜素积累，另一方面SiLCYB与降解基因SiHYD和SiCCD1共同作用，通过影响β-胡萝卜素和总类胡萝卜素在籽粒中的积累，进而影响米色的形成。

β-胡萝卜素；米色；SiLCYB；籽粒灌浆；表达模式