【摘 要】
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小麦加工品质是小麦育种的重要育种目标性状之一。LMW-GS是麦谷蛋白的主要组成部分,也是影响面团加工品质的重要因素。为了认识和评价小麦资源低分子量谷蛋白（Low-molecular-weight glutenin subunits,LMW-GS）的遗传多样性,挖掘和利用其中的优异基因,为小麦品质遗传改良奠定理论基础和提供新资源。利用Glu-A3和Glu-B3位点等位变异特异的分子标记对五种中国地方
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小麦加工品质是小麦育种的重要育种目标性状之一。LMW-GS是麦谷蛋白的主要组成部分,也是影响面团加工品质的重要因素。为了认识和评价小麦资源低分子量谷蛋白（Low-molecular-weight glutenin subunits,LMW-GS）的遗传多样性,挖掘和利用其中的优异基因,为小麦品质遗传改良奠定理论基础和提供新资源。利用Glu-A3和Glu-B3位点等位变异特异的分子标记对五种中国地方小麦共230份品种的LMW-GS等位变异组成及组合类型进行了鉴定。对鉴定出的4份含有Glu-A3g和2份含有Glu-A3未知等位变异的材料的LMW-GS基因进行了克隆,得到LMW-ⅰ型基因并在E.coil中原核表达,利用纯化蛋白进行微量配粉实验,探究其对面粉加工品质的影响。获得的主要研究结果如下:1.153份西藏小麦的Glu-A3和Glu-B3分别鉴定出8（a、b、c、d、e、f、unknown、c/d）和10种（a、b、c、d、g、h、i、unknown、a/d、g/i）等位变异共30种组合类型,Glu-A3c和Glu-B3d的频率最高,分别为80.39%和33.33%。50份四川白麦子的Glu-A3和Glu-B3分别鉴定出4（a、c、g和unknown）和7种（a、b、c、d、f、g和i）等位变异共14种组合类型,Glu-A3a和Glu-B3d的频率最高,为56.00%和40.00%。13份云南铁壳麦的Glu-A3和Glu-B3分别各鉴定出2种（Glu-A3:c和f;Glu-B3:i和unknown）等位变异共3种组合类型,Glu-A3c和Glu-B3i的频率最高,为92.30%和61.53%。7份新疆稻麦的Glu-A3和Glu-B3分别鉴定出6（a、c、e、g、d/e和f/g）和4种（g、i、c/g和unknown）等位变异共12种组合类型,Glu-A3c和Glu-B3g的频率最高,为28.57%和42.85%。7份西藏半野生小麦的Glu-A3和Glu-B3分别鉴定出4（a、c、g和e/f）和2种（c和i）等位变异共7种组合类型,Glu-A3c和Glu-B3c的频率最高,均为57.14%。在Glu-A 3和Glu-B3各发现1种新等位变异,7对Glu-A3和9对Glu-B3的已知等位变异的分子标记均无扩增。2.利用Glu-A3的ⅰ型基因特异引物GluA3-1对4份Glu-A3g和2份有Glu-A3未知等位变异材料进行扩增,克隆测序获得14条LMW-GS基因序列。核酸比较结果显示,它们与FJ549934相似度99.49-99.91%,并存在34个SNPs和1个3-bp缺失。根据推导氨基酸序列N-端的第1位是异亮氨酸,它们均归为LMW-ⅰ型。其中,9条LMW-ⅰ基因序列在816 bp发生T/C转换,导致含有9个半胱氨酸残基,比其他-ⅰ型序列多1个。蛋白二级预测结果表明,多1个半胱氨酸残基可使α-螺旋含量降低,β-转角含量增高。聚类分析将这14条LMW-ⅰ序列和GluA3-1基因的单倍型分为一支,自展支持率83%。3.设计一对表达引物,对5和1个分别含9和8个半胱氨酸残基的LMW-ⅰ基因进行扩增,将其扩增片段克隆到表达载体pET-30a,转化表达菌株Rosetta（DE3）。表达质粒经IPTG诱导,以上6个基因序列在E.coil中进行表达。SDS-PAGE显示,这些基因均得到原核表达。定性蛋白组分析证实,表达的目的蛋白为LMW-ⅰ型。4.将9个半胱氨酸残基的LMW-ⅰ型蛋白通过氧化还原法添加到弱筋基础粉川农16中,利用揉混仪（Mixograph）测定面粉加工品质的揉混参数。数据显示,加入纯化蛋白后,面团的峰值时间、峰值带宽和峰值高度和8分钟带宽显著下降,峰值斜率显著增加,这些结果表明,在具有9个半胱氨酸残基的LMW-ⅰ型基因中,多余的半胱氨酸形成分子间二硫键,具有“链终止”的作用,因而可能对面团加工品质有负效应。
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