[发明专利]一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜素代谢调控机制的方法

说明书

本发明属于功能基因组学领域，具体涉及一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜代谢调控机制的方法，该方法是通过以下步骤实现的：通过玉米基因组数据库maizeGDB下载类胡萝卜素代谢通路中的关键基因13个；收集玉米自交系授粉后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据，提取上述13个关键基因的表达量数据；动态关联分析LA模型的建立；利用动态关联分析鉴定通路中关键基因之间的调控关系。本发明基于动态关联分析,挖掘类胡萝卜素代谢途径中的13个关键基因的调控关系，解析籽粒类胡萝卜合成和累积的调控机制，为分子标记辅助育种提供最佳的基因组合,对提高玉米中胡萝卜素以及改善玉米品质有重要的意义。

技术领域

本发明属于功能基因组学领域，具体涉及一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜代谢调控机制的方法。

背景技术

玉米是一种类胡萝卜素含量丰富的作物，在主要的粮食作物中只有玉米含有维生素A源和对人体有益的叶黄素类的类胡萝素，动物自身无法合成类胡萝卜素，须从食物中获取。玉米籽粒中主要包括五种类胡萝素：叶黄素，玉米黄素，β-隐黄质，α-胡萝卜素和β-胡萝卜素，约95%存储在胚乳中，2-4%存储在玉米麸皮中，胚中总类胡萝卜素的含量仅占1%。玉米中类胡萝卜素的累积从授粉后10-15天开始，黄色籽粒玉米类胡萝卜素含量丰富并且遗传力广泛，是开发高维生素A源的良好材料。长期以来类胡萝素含量等品质性状在育种中并未被受到重视。据west统计发现：全球110多个国家，约有1亿多儿童和700万左右的孕妇受到维生素A缺乏的影响，每年有超过25万的儿童因为维生素A缺乏失明，其中一半的失明儿童在1年内死亡。维生素A对视力和细胞的分化是必要的，严重的缺乏会导致夜盲以至于失明，发育缓慢，损害黏膜组织以及生殖紊乱。发展中国家是维生素A缺乏较为严重的地区之一。解决营养不良带来的影响，对广大发展中国家来仍是一大挑战。

因此，解析类胡萝卜代谢途径中关键基因之间的调控关系，结合关键基因对类胡萝卜素含量的表型贡献，为分子标记辅助育种提供最佳的基因组合，对提高玉米中类胡罗素的含量对解决以玉米为主食的人群维生素A缺乏的现象有着重要的意义。

玉米籽粒类胡萝卜合成是复杂的数量性状，受多基因控制，且具有较高的遗传力。连锁分析和关联分析是目前较为常见的用来解析玉米类胡萝卜素合成和累积遗传机理的方法，这两种分析方法企在通过建立表型与基因型之间的联系，挖掘控制类胡萝卜表型性状的遗传位点，而这些遗传位点之间相对独立，它们之间的调控关系未知，并且传统分析方法需要多年多点的表型鉴定，费时费力。我们将创新性的利用基因对共表达模式的动态关联分析这一在酵母和人类中发展出来的新方法，挖掘类胡萝卜代谢途径中上下游基因之间的调控关系，解析籽粒类胡萝卜合成和累积的调控机制，为分子标记辅助育种提供最佳的基因组合。该研究思路创新，在植物学领域该项研究尚无报道。

发明内容

针对现有问题中存在的类胡萝卜素累积的分子机制的研究的空白等问题，本发明提供了一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜代谢调控机制的方法，该方法通过动态关联分析，以已知的玉米籽粒类胡萝卜代谢途径中的关键基因为目标基因，鉴定关键基因之间的相互调控关系，从而解析玉米籽粒类胡萝卜代谢的调控机制，对玉米籽粒类胡萝卜生化强化提供优质的基因组合，以及为玉米其它农艺性状的关键基因之间的调控关系研究提供思路和方法。

本发明所采用的具体技术方案为：

本发明提供了一种基于基因对共表达模式动态关联解析玉米籽粒类胡萝卜代谢调控机制的方法，包括以下步骤：

（1）通过玉米基因组数据库maizeGDB下载类胡萝卜素代谢通路中的关键基因13个；

（2）收集玉米自交系授粉后15天的籽粒转录本测序获得基因表达量数据，提取上述13个关键基因的表达量数据；

（3）动态关联分析LA模型的建立；

（4）利用动态关联分析鉴定通路中关键基因之间的调控关系。