Glu-1和Glu-3等位变异对小麦加工品质的影响

Glu-1位点等位基因编码的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）和Glu-3位点等位基因编码的低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）是决定小麦加工品质的重要因素。用优质面包小麦中优9507的两个杂交组合，即中优9507/鲁麦5号和中优9507/晋麦45 F5代，澳大利亚优质面包小麦Sunstate的两个杂交组合，即Sunstate/济南16和Sunstate/鲁麦21 F2     

中国小麦微核心种质低分子量麦谷蛋白Glu-A3位点等位基因的PCR检测

低分子量麦谷蛋白在麦谷蛋白中约占75%,对小麦品质具有重要的作用。目前对LMW-GS组成与小麦品质的关系尚无统一的、标准的、综合的结论,中国小麦LMW-GS的分布现状尚很少研究。本研究利用7对低分子量麦谷蛋白Glu-A3位点等位基因的特异引物标记,对200份中国小麦微核心种质的Glu-A3位点的分布状况进行PCR分析,结果表明:中国微核心种质中以c、a、d三个等位亚基的品种数目为多,近一半的品种含Glu-A3c,1/4的品种含Glu-A3a,14.5%的品种含Glu-A3d,三者占总品种数的85%。含Glu-A3b和Glu-A3e的品种各占5%左右,含Glu-A3f的只占1%,因此,对面筋强度作用较大的b、d亚基的数目较少,而对面筋强度作用最小的c亚基却占44.5%。可见通过调整LMW-GS亚基的组成将是改良我国小麦品质的一条重要的途径。     

小麦三雌蕊近等基因系的麦谷蛋白和醇溶蛋白分析

为充分利用小麦三雌蕊近等基因系的优良性状,深入探索其在小麦遗传育种中的利用价值。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对小麦三雌蕊近等基因系的高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)、低分子量麦谷蛋白(LMW-GS)和醇溶蛋白进行了分析。以‘中国春’(CS)为参照,按照LMW-GS和醇溶蛋白电泳图谱条带迁移距离大小和条带多态性对供试材料进行聚类分析。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果表明,10份材料共出现了10 种HMW-GS 亚基类型和8 种亚基组合;在Glu-A1 位点,主要亚基Null 的频率达60%;Glu-B1 位点,主要亚基7+8 的频率为50%;Glu-D1 位点,主要亚基2+12 的频率为60%;主要亚基组合为Null/7+8/2+12。10 份材料共分离出20 条LMW-GS带谱,其中共有带谱10 条,比例为50%。醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果表明,10 份材料共分离出25 条带谱,其中共有带谱5 条,比例为20%。聚类分析结果表明,10 份材料的遗传距离为0.03~0.28,当遗传距离为0.26 时,10 份材料可分为3 大类。综合麦谷蛋白和醇溶蛋白分析以及聚类分析结果可知,小麦三雌蕊近等基因系不能用于提高小麦的品质育种,但可用于提升小麦的产量育种,其首要目标是提高千粒重。     

小麦新品种“川农16”低分子量谷蛋白亚基新基因的分子克隆

采用PCR方法从小麦（Triticum aestivum L.）新品种“川农16”中克隆得到一个低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）新基因LMWCN16-2（GenBank No.AY296753）。该基因具有LMW-GS基因的典型结构特征，编码区全长906 bp，编码301个氨基酸。推导氨基酸序列比较显示，LMWCN16-2与已报道的LMW-GS基因，尤其是Glu-A3位点编码的基因序列有很     

不同品质类型小麦籽粒麦谷蛋白亚基及谷蛋白聚合体形成和累积动态

选用高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成不同的3个强筋和4个弱筋小麦品种,研究了其籽粒发育过程中麦谷蛋白亚基、谷蛋白聚合体的形成和累积动态。结果表明,强筋小麦籽粒HMW-GS和B区低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)从花后9～12d开始表达;而弱筋小麦从花后12～15d开始表达,即强筋小麦麦谷蛋白亚基开始形成时间早于弱筋小麦。各品种的HMW-GS一旦形成,其累积速度较快,花后27d基本达到稳定值,之后维持稳定量;而LMW-GS形成后,累积较慢,直到花后30d左右达到稳定量。3个强筋小麦品种籽粒灌浆期谷蛋白总聚合体百分含量(TGP%)和谷蛋白大聚合体百分含量(GMP%)累积动态趋势基本一致,即在花后12～30d一直持续增加,花后30d至成熟达到最大值并保持稳定水平。4个弱筋小麦TGP%和GMP%累积动态均表现为在花后12～24d(灌浆早中期)形成和持续累积,花后24d至成熟逐渐降低。麦谷蛋白亚基表达模式以及谷蛋白聚合体累积动态的差异可能是导致小麦强筋或弱筋品质形成的关键。     

小麦品种“陕253”低分子量谷蛋白亚基基因的克隆及原核表达

利用LMW-GS特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了1个1 498 bp的片段(GenBank登录号为FJ172533),该片段包含全长为912 bp的低分子量谷蛋白亚基的完整编码序列.经比较推导氨基酸序列的同源性,发现该基因属于Glu-D3位点编码低分子量谷蛋白亚基的基因,编码产物N-端具有LMW-m型低分子量谷蛋白亚基的典型特征,系统演化分析也支持这一结果.构建了该基因的表达载体pET32a-GluD3-S253,在宿主菌E. coll Rosetta-gami B(DE3)中经IPTG诱导表达融合蛋白.SDS-PAGE和Western blot检测表达产物,证实融合蛋白表达成功.     

冬小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基形成时间和积累强度及其与沉降值的关系

采用6个不同品质类型冬小麦品种研究高、低分子量麦谷蛋白亚基形成时间和积累强度及其与沉降值的关系。结果表明, 在籽粒形成过程中,各品种的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）开始形成时间及形成速度不同,低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）B区在花后10 d基本形成;随着籽粒发育,HMW-GS和LMW-GS的类型和积累量都逐渐增多。强筋小麦     

普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定

低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行Glu A3-1、Glu A3-2、Glu A3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。     

HMW-GS和LMW-GS组成对小麦加工品质的影响

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。以小麦品种PH82-2(亚基组成1, 14+15, 2+12和Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3c)和内乡188(亚基组成1, 7+9, 5+10和 Glu-A3a, Glu-B3j, Glu-D3b)的242份F₃和F₄株系(试验I)和91份产量比较试验材料(试验II)研究了贮藏蛋白组成对小麦加工品质的影响。结果表明,HMW-GS和LMW-GS等位变异对籽粒蛋白质含量的影响不大,但对加工品质均有极显著影响(P<1%)。就位点的效应而言,Glu-D1位点对加工品质的效应较大,而Glu-D3位点的效应较小。就单个亚基而言,在Glu-B1位点,14+15<7+9;在Glu-D3位点,Glu-D3c>Glu-D3b。1B/1R易位系的部分品质性状,如和面时间、曲线下降斜度和峰积分好于非1B/1R易位系。     

311份小麦品种(系)优质麦谷蛋白亚基组成分析

为明确小麦品种(系)中优质麦谷蛋白亚基组成,筛选优质小麦品种资源,本研究以116份贵州省小麦品种(系)、195份省外小麦品种为供试材料,采用STS分子标记方法,对优质高分子量麦谷蛋白亚基Ax2^*、Bx7^oe、By8和低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3d、Glu-B3g进行分子检测,并利用近红外谷物品质分析仪测定311份材料的蛋白质含量,探讨了其与各个优质亚基间的相关性。结果表明:311份供试材料中,亚基Bx7oe、By8和Glu-B3g的分布频率分别为90%、78.14%和39.87%,优质亚基Ax2*和Glu-A3d分布较少,频率均为2.89%,不同优质麦谷蛋白亚基及组合对小麦蛋白质含量存在显著性影响,亚基Ax2^*和亚基组合7oe+8/A3d/B3g对蛋白质含量的贡献最大。本研究结果为改良小麦面筋质量、准确筛选优质种质资源提供依据。     

Cloning and characterization of a novel low molecular weight glutenin subunit gene at the Glu-A3 locus from wild emmer wheat (Triticum turgidum L. var. dicoccoides)

Amplification of the coding region, and upstream and downstream sequences of a low-molecular-weight glutenin subunits (LMW-GS) gene from wild emmer wheat (Triticum turgidum L. var. dicoccoides, 2n = 4x = 28, AABB) accession TD22 was carried out using designed allele-specific PCR (AS-PCR) primers. The complete 1,176 bp sequence of a novel LMW-i type subunit gene at the Glu-A3 locus, named LMW-TD22, is described. Analysis of the nucleotide and deduced amino acid sequences showed that this gene possessed striking characteristics although its molecular structure was generally similar to those of previously reported i-type LMW-GS genes that were isolated from common wheat and related species. The deduced amino acid sequence of LMW-TD22 gene contained 390 amino acid residues with the predicted molecular weight being 43,009.3 Da, which appeared to be the longest gene among the cloned LMW-i type genes from bread wheat and related species. The distinct feature of LMW-TD22 was two long polyglutamine stretches of 12 and 17 glutamines occurring in the repetitive and C-terminal domains as well as a cysteine residue present in the seventh amino acid residue of the signal peptide. These polyglutamine repeats are believed to improve the structure of gluten polymer and increase the strength of dough formed from the polymer. In addition, the putative 44 k subunit encoded by LMW-TD22 was verified by N-terminal microsequencing, gel electrophoresis and matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) analysis. Certain types of post-translational modifications, such as phosphorylation and glycosylation, may be associated with this LMW-i type subunit. A. Wang and Y. Xiao made equal contribution to the research as the first author.     

低分子量谷蛋白亚基GlU-A3和GlU-B3位点对小麦面筋强度和烘焙特性影响

低分子量谷蛋白亚基是小麦谷蛋白亚基的重要组成部分,黄淮麦区小麦低分子量谷蛋白亚基组成对品质的效应尚缺乏系统的研究。本研究采用SDS-PAGE方法,鉴定了黄淮麦区42个小麦品种的Glu-A3位点和Glu-B3位点低分子量谷蛋白亚基组成,分析了低分子量谷蛋白亚基对小麦面筋强度和烘烤品质的影响。结果表明,在Glu-A3位点,对面筋强度和面包烘焙品质正向效应为:d,b>a,e;在Glu-B3位点,对面筋强度正效应为:h,d>f>g,b,j,对面包烘焙品质正向效应为:h>f,d>g,b,j。Glu-A3d/Glu-B3h亚基组合具有较好的面筋强度和烘焙品质。就低分子量谷蛋白亚基单个变异位点对品质综合效应而言,Glu-B3位点对品质作用比较大,与Glu-B1位点相近,同时,高低分子量谷蛋白亚基之间存在着互作效应,以Glu-B1/Glu-A3和Glu-D1/Glu-B3位点的互作效应比较显著。Glu-A3和Glu-B3位点及其所编码的不同亚基种类对品质的效应差异显著,并且与高分子量谷蛋白亚基位点存在互作,对不同位点优质亚基的聚合将有助于小麦品质的遗传改良。     

九份紫色蓝色小麦的麦谷蛋白、醇溶蛋白和农艺性状分析

为了解紫色蓝色籽粒小麦的遗传背景及利用价值,采用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)技术,对9份紫色蓝色小麦品种(系)的麦谷蛋白和醇溶蛋白进行了分析。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果显示,9份材料的HMW-GS出现了8种亚基和6种亚基组合类型;Glu-A1位点的主要亚基为1亚基(66.7%),Glu-B1位点主要为7+8亚基(55.6%),优质14+15亚基频率为22.2%,Glu-D1位点,优质亚基5+10的频率为55.6%。主要亚基组合为1/7+8/5+10和Null/7+8/5+10。9份材料的LMW-GS共分离出17条带,其中有7条为共有条带,比例达到41.2%。醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果显示,9份材料共分离出20条带,其中共有条带7条(35.0%);9份材料的LMW-GS和醇溶蛋白遗传多样性较低。聚类分析结果显示,9份材料的遗传距离为0.07~0.37,在遗传距离为0.22水平时,9份材料可分为4类,其中HR-1和NH-1,在0.07的水平上聚为一类。综合农艺性状特征、麦谷蛋白和醇溶蛋白分析,紫色籽粒材料漯珍1号、HR-1和NH-1,具有1和5+10优质亚基,可作为优良亲本在遗传和育种中加以研究利用。     

Molecular structure of a novel y-type HMW glutenin subunit gene present in Triticum tauschii

An unusually small y-type high molecular weight (HMW) glutenin subunit gene from Triticum tauschii was sequenced. This gene, encoded at the Glu-D^t1 locus was designated 12.4^t and is the smallest HMW glutenin subunit gene described so far in Triticum species. Oligonucleotide primers based on published sequences of HMW glutenin genes were designed to amplify the encoding region and the central repetitive domain of the gene, which produced fragments of 1.4 and 0.85 kb, respectively. PCR products were cloned and sequenced. The derived amino acid sequence was compared with the amino acid sequences of the HMW glutenin subunits Dy12^t, from T. tauschii, and subunits Dy10 and Dy12 of T. aestivum. The amino acid sequence deduced from the nucleotide sequence demonstrated that deletions of hexapeptides and nonapeptides were responsible for the reduction in the size of this HMW glutenin subunit. The estimated molecular weight of the Dy12.4^t subunit, calculated on the basis of the deduced amino acid sequence, was 45,228 Daltons. There were also single amino acid differences in the N-, C-terminal and central repetitive domains of this gene in comparison to the three other y-type subunits encoded at the Glu-D1 locus. The Dy12.4^t subunit showed the highest similarity to the Dy12 subunit present in the hexaploid wheat Chinese Spring.     

强筋小麦分子标记多重PCR体系的构建与应用

面筋强度与小麦高低分子量谷蛋白亚基种类(组合)密切相关。以12个已知亚基基因组成的品种为对照,选用基因(位点)Axnull、Bx7^OE、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3的标记,构建多重PCR体系。以该体系检测对照的结果与已知基因型完全一致,一次PCR可同时间接检测7个与强筋有关基因(位点)Ax1/Ax2^*、Bx7^OE、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3。对62个陕西小麦品种的检测结果表明,优质强筋亚基基因(位点)Ax1/Ax2^*、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3的比例依次为56.5%、9.6%、33.9%、1.6%和64.4%,所有品种均不含Bx7^OE,携带0、1、2和3个及以上基因(位点)的品种分别占6.5%、33.9%、48.3%和11.3%。说明聚合多个强筋亚基基因(位点)的品种频率较低,通过优质亚基基因的聚合育种,可望改善陕西小麦品种的面筋品质。本研究所构建的强筋小麦分子标记检测的多重PCR体系检测结果稳定且可靠,可用于小麦种质资源的快速评价和强筋小麦分子辅助选育。     

小麦贮藏蛋白中高分子量谷蛋白基因的5＇上游调控序列克隆

以小麦品种东农7742的基因组DNA为模板，用PCR的方法克隆了小麦贮藏蛋白中高分子量谷蛋白12亚基基因（HMW-GS12）的上游调控序列。序列测定结果表明：所克隆的启动子片段大小为917bp，该片段的498～922bp序列与Thomspon报道的同一亚基对应区段序列比较，同源性为97．9％，有9个核苷酸发生了改变。推测的TATA box位于836～841bp，有3个CAAT-like box，分别是693bp处的CCAA；730bp处的CAAAT和808bp处的CCAT。另外，在684bp存在E-box（TGCAAAG），还有2个E-like box，分别是608bp处的TGCAAAC和510bp处的TGCAAAA。认为该元件可能与转录速率和胚乳特异性的表达调控有关。