小麦TaCYP78A5基因的克隆及生物信息学分析

细胞色素P450(Cytochromes P450)蛋白家族含有硫羟基和血红素结构域,参与多种生物合成,CYP78A家族成员对籽粒大小形成有重要的功能。利用同源克隆的方法,分别从小麦大粒品系‘P271’和小粒材料‘中国春’中扩增到位于2AS、2BS、2DS上的TaCYP78A5-2A、TaCYP78A5-2B和TaCYP78A5-2D基因,编码534、544、549个氨基酸。通过分析发现在‘P271’和‘中国春’克隆到的TaCYP78A5序列一致,说明TaCYP78A5基因在这2个粒型的小麦中是保守的。CYP78A家族在水稻和拟南芥中具有非自主性细胞表达模式,结合对CYP78A家族的生物进化关系研究发现,CYP78A家族的各个基因在单子叶植物中是保守的。‘P271’和‘中国春’籽粒大小的差异,可能是TaCYP78A5基因在‘P271’中的基因表达量高于‘中国春’,引起种子发育过程中内表皮细胞的增殖,从而促进种子表皮增大,使得‘P271’种子大小和质量增加。     

小麦 TaPLC1基因与耐热的相关性研究

小麦磷酸肌醇特异性磷脂酶C（phosphoinositide-specific PLC,简称PI-PLC）在小麦抗逆过程中具有重要作用。为研究 TaPLC1基因与小麦耐热性的关系,选用热敏感型品种中国春(CS)和耐热型品种TAM107,在一叶一心期用PI-PLC抑制剂U73122处理,在两叶一心期进行40 ℃热胁迫处理,对小麦植株的部分生理指标（MDA、SOD、叶绿素和可溶性糖含量）及 TaPLC1基因的表达模式进行测定。结果表明,在两个品种中,抑制剂处理较未处理的幼苗叶片MDA、SOD及可溶性糖含量均升高,叶绿素含量下降,中国春的变化幅度大于TAM107。 TaPLC1基因在两个品种中呈现不同的表达模式,但表达量均在热胁迫30 min达到最大值。随着热处理时间的延长,未经抑制剂处理的TAM107叶片中 TaPLC1的表达量变化幅度明显大于处理叶片,抑制剂处理的TAM107对热胁迫响应不显著;而未经抑制剂处理的中国春叶片中 TaPLC1的表达量变化幅度与抑制剂处理的叶片差异不显著,均在一定程度上响应热胁迫;未经抑制剂处理的叶片,TAM107中 TaPLC1表达量的变化幅度明显大于中国春。热胁迫后,中国春幼苗出现明显萎蔫现象,TAM107轻微萎蔫,停止热胁迫后,全部幼苗萎蔫逐渐恢复,而抑制剂处理的幼苗叶尖开始枯萎变黄,热胁迫处理4 h后第5天表型较为明显,品种之间枯萎变黄程度无明显差异。以上结果说明,抑制 TaPLC1基因的表达后,幼苗对热胁迫的敏感性增强,TAM107和中国春的耐热性可能与 TaPLC1的表达有关。     

3份小麦品种（系）Gsp 1基因的克隆及序列分析

根据已报道的谷类作物硬度基因grain softness protein-1(Gsp-1)保守DNA序列设计一对特异性引物,以优质小麦品种(系)中国春、SZ-56及M9876基因组DNA为模板进行基因扩增、克隆和序列测定,获得636 bp的Gsp-1全长特异性片段。序列分析显示其含有495 bp完整的开放阅读框,编码全长为164 aa的蛋白,该蛋白含有Gsp-1典型的19 aa信号肽,10个保守的半胱氨酸以及2个保守的色氨酸。序列比对表明,Gsp-1基因不仅含有Gsp-1 a、Gsp-1 b和Gsp-1 c这3种类型,还含有一种新的类型,将其命名Gsp-1 d。进一步对其结构预测分析发现,Gsp-1蛋白可形成5个链间二硫键,含有4~5个α-螺旋。进化树分析显示Gsp-1基因与硬度主效基因Pina和Pinb有着紧密关系。     

簇毛麦1V染色体臂的EST STS标记的开发与应用

为了给小麦远缘亲本的研究和利用提供参考,根据已定位于普通小麦1DS和1BL上的EST序列设计96对STS引物,对中国春、簇毛麦、中国春-簇毛麦的1V附加系和易位系进行多态性分析,开发出4个簇毛麦1V染色体臂的STS标记。其中,BE499250-STS和BE591682-STS/RsaⅠ为共显性标记,可以扩增出1条1VS片段,同时还可以扩增出1条1DS片断,能将1DS和1AS、1BS区分开来;BE581358-STS/HaeⅢ和BE585781-STS/RsaⅠ是显性标记,能分别扩增出2条和1条1VL片段,但扩增的小麦染色体片段不能区分1DL和1A、1B。这些标记已成功地应用于小麦-簇毛麦整臂互补易位系T1DL.1V#3S和T1DSo1V.3L的筛选。     

一年生簇毛麦α-醇溶蛋白基因的分离、原核表达与功能鉴定

醇溶蛋白是面筋的主要成分之一,对小麦品质具有重要影响。根据数据库中全长α-醇溶蛋白基因设计了1对通用引物,从5份一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum)品系中共得到52条序列,长度在816~873 bp之间(GenBank登录号为KJ004676~KJ004727)。核酸序列分析表明,其中有8条假基因,有1条(KJ004680)缺失终止密码子。推导氨基酸序列显示,KJ004677、KJ004686、KJ004714和KJ004696含有1个额外的Cys,其中,前3条序列由于Tyr→Cys所致,而KJ004696则由于Ser→Cys突变。序列间的差异主要出现在N-端重复区和多聚谷氨酰胺I区,根据N端重复区多肽序列的差异将一年生簇毛麦α-醇溶蛋白分为5种类型。为了分析具有额外Cys的α-醇溶蛋白所具有的品质效应,选取KJ004708(具有典型的6个Cys)和KJ004714(具有1个额外的Cys)分别构建表达载体,IPTG诱导后均得到分子量约30 kD的蛋白,与理论值相符;目的条带经切胶串联质谱鉴定证明,这2个α-醇溶蛋白基因在大肠杆菌中正确表达。对表达的蛋白亚基进行纯化、复性和低温冷冻干燥,经4 g粉质仪分析表明,KJ004708和KJ004714均能改善面团的加工品质,其中具有1个额外Cys的KJ004714亚基对面粉品质的改善更为显著。     

小麦品种陕253新型avenin-like的克隆与原核表达分析

【目的】克隆小麦品种陕253中的新型avenin-like(类燕麦储藏蛋白),并构建该基因的原核表达载体,在大肠杆菌中诱导表达融合蛋白。【方法】利用PCR方法从小麦品种陕253中克隆新型avenin-like,将克隆的avenin-like亚克隆至表达载体,经酶切及测序鉴定后,转化宿主菌Escherichia coli Rosetta-gami B(DE3),经IPTG诱导表达融合蛋白,并利用Western blot进行检测。【结果】从小麦品种陕253克隆获得3个新avenin-like,GenBank登录号分别为GQ903577、GQ903578和GQ903579。序列分析表明,其中GQ903579为假基因,利用所构建的大肠杆菌表达载体,经IPTG诱导,实现了对登录号为GQ903578的基因在原核系统的特异性表达。【结论】新型avenin-like的克隆及原核表达的成功,为小麦品质改良提供了研究基础。     

三个小麦新品种不同生育阶段抗旱性的综合评价

为了解三个小麦新品种西农538、西农556和西农558的抗旱性,以抗旱性不同的三个生产上大面积推广的小麦品种晋麦47、小偃22和西农979为对照,在大田自然干旱和人工灌水条件下,分别测定和分析了不同生育时期与抗旱有关的小麦生理指标(SOD活性、POD活性、CAT活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、叶绿素含量、相对电导率、相对含水量)及农艺性状(株高、小穗数、穗粒数、穗下节长、穗长、单穗粒重、千粒重、小区产量),并运用主成分分析、隶属函数和聚类分析方法对六个品种的抗旱性进行综合评价。结果表明,干旱条件下,不同单项指标对小麦品种抗旱性的反映存在差异,不同指标间存在不同程度的相关性。通过主成分分析,在拔节期、抽穗期和灌浆期,将9个生理指标和株高转换为3个相互独立的综合指标;在成熟期,将9个农艺性状指标转换为2个相互独立的综合指标,四个时期的累计贡献率依次达到了93.67%、87.16%、92.29%和89.56%。通过对这四个时期的抗旱性综合评价值(D值)进行聚类分析,可将6个小麦品种分为三类,其中西农538与晋麦47属于强抗旱型品种,西农558与小偃22属于中等抗旱型品种,西农556与西农979属于弱抗旱型品种。     

氮肥对杂交小麦果聚糖积累与转运及其杂种优势的影响

氮肥影响作物的碳氮代谢及生长发育。选用６个杂交小麦及其7个亲本材料在施氮（200 kg /hm²）和不施氮（0 kg /hm²）条件下，比较研究了不同生育期不同器官果聚糖的积累与转运及其杂种优势。无论施氮与否茎鞘和总麦草中果聚糖的积累模式基本相似。茎鞘是贮存果聚糖的主要营养器官，分配了总麦草果聚糖积累量的63%～87%，并在开花期其积累量达最大值。总麦草转运的85%以上的果聚糖来源于茎鞘，其对籽粒产量的贡献率最大（9.42%~19.36%）。氮缺乏减少叶片中果聚糖的积累量，但增加茎鞘和总麦草中果聚糖的积累量。穗轴及颖壳、茎鞘和总麦草的果聚糖积累在挑旗期、抽穗期和开花期存在一定的杂种优势（4.7%~51.7%），叶片、茎鞘和总麦草的果聚糖转运量、转运率也具有较强的杂种优势，施氮增强叶片中果聚糖的转运优势，但减弱茎鞘和总麦草中的转运优势。结果说明，杂交品种比其亲本具有更强的果聚糖转运能力，施氮对茎鞘果聚糖的积累与转运及其杂种优势均有抑制作用。     

杂种小麦干物质积累及其杂种优势的研究

对6个澳大利亚杂种小麦在不同生育期植株及各器官的干物质积累、分配及干物质积累的杂种优势进行了研究。结果表明,植株总干物质积累在籽粒灌浆末期达到最大值,茎秆和叶片干物质积累均在开花期达到最大值。挑旗期茎秆、叶片各占植株总干物质的50％;从孕穗王灌浆末期,茎秆为干物质的主要贮存器官,占植株总干物质的 39.87％～66.67％;在成熟期,籽粒成为干物质贮存的最主要部位,占37.65％,茎秆占35.23％。从6个杂交种平均值来看,干物质积累多表现为正向杂种优势,尤其在营养生长期优势最明显。相关分析表明,营养生长期植株总干物质积累量较大且主要分配在茎秆部位的杂交品种,一般具有较高的籽粒产量和较强的产量优势。