论文部分内容阅读
小麦是世界上种植区域最广、食用人口最多、对人类生活影响最大的谷类作物,小麦的产量与品质对人类生存质量有决定性的影响。我国小麦的总产量和消费总量排名世界第一,但品质状况一直不尽人意,主要表现为二次加工品质欠佳。小麦的二次加工品质主要决定于贮藏蛋白中的麦谷蛋白的特征特性,即决定于高、低分子量谷蛋白亚基的组成特点。已有研究表明,高分子量谷蛋白亚基主要决定小麦面团的弹性,低分子量谷蛋白亚基主要影响小麦面团的粘性和延展性,二者的组成特点决定小麦最终使用品质。发掘新的麦谷蛋白亚基基因资源,准确、快速识别麦谷蛋白亚基组成已成为现代小麦品质育种成功与否的关键。本实验室的前期研究显示,长江流域小麦地方品种蕴藏有丰富的麦谷蛋白的等位变异及一些新的麦谷蛋白亚基基因。本研究运用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术对478份长江流域小麦地方品种低分子量谷蛋白亚基组成进行了鉴定,克隆出了一个高分子量麦谷蛋白亚基基因(1Dy12.7),主要结果如下:1.低分子量谷蛋白亚基组成特点使用新建立的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术程序来分析从中国长江流域收集的478个小麦地方品种。在Glu-A3,Glu-B3和Glu-D3三位点共鉴定出17个等位基因,共有87个不同的基因组合。在17个Glu-3等位基因位点中,5个属于Glu-A3,7个属于Glu-B3,5个属于Glu-D3位点。质谱分析结果表明Glu-A3a/c出现频率占地方品种的72.80%,Glu-A3b为8.37%,Glu-A3d为8.37%,Glu-A3f为5.23%,Glu-A3e为3.56%。Glu-B3位点的7种等位基因分别为:Glu-B3d/i(25.52%),Glu-B3b(21.34%),Glu-B3c(16.95%),Glu-B3h(13.81%),Glu-B3f(8.37%),Glu-B3a(8.16%),Glu-B3g(5.23%)。5种Glu-D3等位基因分别为:Glu-D3a(58.37%),Glu-D3c(22.59%),Glu-D3d(15.48%),Glu-D3b(3.35%),Glu-D3f(0.21%)。在Glu-A3和Glu-B3位点,共发现四个新的低分子量麦谷蛋白基因类型:Glu-A3d1,Glu-A3d2,Glu-A3d3,Glu-B3p。需要进一步研究以发掘这些等位基因,并研究它们在小麦改良上的潜在用途。2.高分子量麦谷蛋白亚基基因1Dy12.7的克隆利用MALDI-TOF-MS和SDS-PAGE鉴定了1个Glu-1Dy高分子量麦谷蛋白亚基(命名为1Dy12.7)并克隆了该基因全长,这个基因源自中国小麦地方品种骡丝麦。1Dy12.7的genebank登录号为KR262519。1Dy12.7基因完整开放阅读框长度为1977 bp,编码658氨基酸。该基因编码的蛋白亚基包含四个典型区域(21个氨基酸的信号肽区域,N-末端区域和C-末端区域,和一个中央重复区)。该亚基推导的相对分子质量(68400Da)与质谱鉴定结果非常接近(68407Da)。与1Dy12.7基因序列最相似的基因相比,在1Dy12.7基因中发现17个SNPs和2个In Dels。二级结构预测表明,1Dy12.7与1Dy10(x12929)有相近比例的α螺旋,β转角和β弯曲。系统发育分析表明,X型和Y型的麦谷蛋白亚基分别形成两大簇,1Dy12.7与其它Glu-1Dy基因聚到一簇。我们的研究结果显示,1Dy12.7亚基有潜力加强面筋谷蛋白多聚体间的相互作用,是有价值的小麦品质改良的基因资源。