水稻胚乳贮藏蛋白研究及其多态性测定

采用玉米胚乳贮藏蛋白的多态性 ,进行杂交玉米种子真实性和纯度的检测 ,已在我国取得相当的成功。于是 ,对水稻胚乳贮藏蛋白的研究 ,也引起不少种子工作者的注意。本文综述了多年来这方面的研究成果 ,并简要介绍我们在水稻胚乳贮藏蛋白多态性测定方面取得的初步结果。1　水稻胚乳贮藏蛋白的组成及其分布1.1　水稻胚乳贮藏蛋白的组成水稻胚乳贮藏蛋白组成的划分主要有以下两种分类方式 :1.1.1　依据溶解性差异的划分方式1970年 Osbom在《科学》杂志上将禾谷类种子蛋白依据溶解性差异分为四类 :1能溶于水、稀酸溶液的水溶性蛋白 ,称为清蛋白 …     

大麦胚乳发育过程中贮藏蛋白的积累和蛋白体的形成

利用光学显微镜和电子显微镜技术观察了大麦胚乳发育过程中贮藏蛋白的积累和蛋白体的形成。抽穗后8 d的胚乳细胞,富含内质网和蛋白贮藏液泡(PSV),少量淀粉粒沿细胞核或细胞膜分布。贮藏蛋白颗粒在抽穗后10 d的胚乳细胞中开始出现,内质网的腔膨大,积累贮藏蛋白,后脱离内质网形成蛋白体。在胚乳细胞生长分化早期,蛋白体呈球状进入PSV;随着胚乳发育,贮藏蛋白体急剧增多,以亚糊粉层细胞为主。在胚乳细胞生长分化中期,PSV充满蛋白体,其周围有电子致密物质;新产生的蛋白体在细胞质基质中呈球状聚集在一起。在胚乳细胞生长分化后期,PSV中的部分蛋白体或者细胞质基质中的部分蛋白体开始相互融合,同时内质网衍生出许多小蛋白体分散在淀粉粒之间。在胚乳发育成熟期,蛋白体相互融合形成无定形的蛋白质基质分布在淀粉粒间的间隙中。结果表明,大麦胚乳发育过程中,内质网衍生出蛋白体,聚集于PSV或细胞质基质中,然后相互融合形成成熟籽粒的蛋白质基质。     

种子蛋白体结构和组分的研究进展

引言种子贮藏蛋白,是一类非常重要的植物蛋白。它为种子萌发提供氮源和氨基酸,也为人类提供了高蛋白食物。在双子叶植物种子的子叶和单子叶植物种子的胚乳和糊粉层细胞中,贮藏蛋白沉积于蛋白体     

小麦胚乳贮藏蛋白高分子量谷蛋白亚基1Dy10单克隆抗体在品质育种中的应用——Ⅱ.胚乳贮藏蛋白HMW-GS1Dx5 1Dy10的鉴别

本文研究了利用免疫化学方法鉴别小麦胚乳贮藏蛋白高分子量谷蛋白亚基1Dx5 1Dy10的可能性。结果表明:1Dx5 1Dy10和1Dx2 1Dy12亚基与单克隆抗体的反应不同,利用特异性单克隆抗体可以鉴别小麦胚乳贮藏蛋白中是否含有1Dx5 1Dy10亚基,鉴别的准确度受抗体种类、抗体浓度及包被蛋白浓度的影响;HMW-GS在F_1籽粒中表现为倾母遗传。免疫化学测定法具有快速、简单、准确、所需样品少等特点,可用于育种早代的辅助选择。     

水稻胚胎和胚乳双缺陷突变体eed1的表型与遗传分析

从由化学诱变剂甲基磺酸乙酯(ethylmethane sulfonate,EMS)处理的粳稻品种中花11突变体库中,筛选到一个可稳定遗传的胚胎和胚乳发育缺陷的突变体,命名为embryo and endosperm defective 1 (eed1)。eed1籽粒千粒重、颖果的粒长、粒宽、粒厚、萌发率、总淀粉、直链淀粉和贮藏蛋白系列指标较野生型均显著降低。eed1颖果严重皱缩,且胚乳呈粉质。利用扫描电镜观察发现,与中花11相比, eed1胚乳中淀粉粒排列疏松,多以单一、分散的淀粉粒存在,且呈近似球形。eed1胚胎结构异常,部分颖果未见有胚胎分化的痕迹。qRT-PCR发现, eed1胚乳中参与淀粉和贮藏蛋白合成的大部分基因表达下调。利用eed1与籼稻南京6号杂交得到的F2分离群体进行基因定位分析,将EED1定位于9号染色体长臂672kb的范围内,包含114个开放读码框。本研究为进一步解析EED1基因调控水稻胚胎和胚乳发育的机制奠定了基础。     

小麦醇溶蛋白电泳技术及应用

小麦醇溶蛋白电泳技术及应用张玉良，张晓芳，舒卫国（中国农业科学院作物品种资源研究所，北京１０００８１）小麦醇溶蛋白是小麦种子胚乳中的主要贮藏蛋白。在成熟种子中，它约占总蛋白含量的４０％。双向电泳表明，每个小麦品种大约包括４５个麦醇溶蛋白组分，这些组分...     

陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770～GQ871777).该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30bp保守胚乳盒模式.进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员.     

陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1 000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770~GQ871777)。该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚基的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30 bp保守胚乳盒模式。进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员。     

导入反义trxs基因改变小麦发芽特性

硫氧还蛋白h(thioredoxin-h，Trx h)是一种能催化二硫键氧化还原反应的蛋白质，它参许多重要的生命活动。种子中的Trx h在发芽时能促进淀粉酶和蛋白质水解酶的活性提高、增加贮藏蛋白的水溶性、使种子中贮藏的营养物质更易于分解，加速胚乳中的碳氮代谢。trxs基因与硫氧还蛋白h基因(trxh)属于同一基因家族，它们的cDNA有94％的同源性，表达产物也有相似的生物功能。     

小麦胚乳贮藏蛋白高分子量谷蛋白亚基1Dy10单克隆抗体在品质育种中的应用——Ⅰ.间接酶联免疫吸附测定法(ELISA)的建立

本文研究利用高分子量谷蛋白亚基1Dy10特异性单克隆抗体测定小麦胚乳贮藏蛋白中是否含有优质亚基1Dx5 1Dy10的免疫化学测定条件,建立适宜的间接ELISA测定法。结果表明:蛋白质提取剂种类对籽粒贮藏蛋白提取效率及1Dx5 1Dy10与1Dx2 1Dy12亚基的识别起决定作用。其中以10mMHCl较理想,还原剂DTT能提高1Dx5 1Dy10与1Dx2 1Dy12亚基的识别能力,蛋白提取时间、醇溶蛋白含量以及封闭液的种类都对实验结果具有重要影响。     

外源DNA导入小麦后的变异系生物学特性及胚乳蛋白的研究

应用受粉后的花粉管能通道Ｃ４作物高梁ＤＮＡ和抗逆性强的长穗偃麦草ＤＮＡ导入小麦，结果在不同组合中出现了不同类型的广泛变异，在三个组合中已选育出几个稳定遗传的优良变异系，其生物学性状大多是介于原受体和供体之间。主要特性是叶功能期延长，籽粒千粒重和单株粒重增加，增产显著，抗锈病能力增强等，其胚乳蛋白电泳图谱发季了明显变化，在变异系中产生了新的蛋白质组分，而且Ａ区和Ｂ区增加的是蛋白质群，相反原受体６８－     

Ca/GA对渗透胁迫下小麦种子萌发中蛋白质变化的调节

小麦萌发时,种子胚乳总蛋白含量逐渐下降,其中由于提供萌发所需氮化物球蛋白,醇溶蛋白和谷蛋白逐渐减少,合成数种启动种子萌发所需酶蛋白等的清蛋白逐渐增加,胚中蛋白质各组分随种子萌发过程垃逐渐增加,渗透胁迫下,萌发种子胚乳清蛋白和胚中蛋白质中组分的增加,以及胚乳中球蛋白,醇溶蛋白和谷蛋白的降解均受抑制,因此,种子萌发与其基因蛋白质密切相关,Ｃａ处理在萌发后期才对种子蛋白质变化起促进作用,ＧＡ和Ｃａ＋ＧＡ     

小麦胚乳14-3-3蛋白的表达及其淀粉体淀粉合成酶的互作

从小麦胚乳中克隆了14-3-3基因,并将其分别插入pET29c和pET41c质粒,用热激法转化大肠杆菌BL21-CodonPlus (DE3)-RP,得到高效表达的蛋白,但融合蛋白主要以包涵体的形式存在。可溶性的融合蛋白可直接通过S-蛋白琼脂糖树脂纯化。包涵体经8 mol L^-1尿素溶解变性,稀释复性后,结合到S-蛋白琼脂糖树脂上,也得到纯化的融合蛋白。复性后的融合蛋白对蔗糖合成酶活性表现抑制作用,说明包涵体14-3-3融合蛋白恢复活性。将结合14-3-3融合蛋白的S-蛋白琼脂糖树脂作为诱饵与小麦胚乳淀粉体提取液进行亲和杂交,与14-3-3蛋白特异互作的淀粉合成酶结合到S-蛋白琼脂糖树脂上,Western 检测结果表明, 淀粉体淀粉合酶I(SSI)、淀粉合酶II(SSII)、淀粉分支酶IIa(SBEIIa)、淀粉分支酶IIb(SBEIIb)和ADP焦磷酸化酶大亚基(SH2)与14-3-3蛋白存在互作,而淀粉分支酶I(SBEI)、淀粉磷酸化酶(SP)、D-酶(DE)和ADP焦磷酸化酶小亚基(BT2)不能与14-3-3蛋白结合,说明小麦胚乳14-3-3蛋白对淀粉体淀粉合成具有一定的调控作用。     

反义TRX s基因对转基因小麦籽粒硫氧还蛋白还原活性的影响

以转反义TRX s基因小麦纯合系为材料,分析了转基因小麦TRX h活性和清蛋白、球蛋白、谷蛋白和麦醇溶蛋白各组分及其还原状态的变化。结果表明,不同成熟期转基因小麦籽粒和胚乳中TRX h活性平均比对照降低76.2%和14.2%,其籽粒中的清蛋白、球蛋白、麦醇溶蛋白和谷蛋白巯基含量平均比对照分别低41%、44%、14%和13%,胚乳中分别     

小麦籽粒胚乳细胞增殖及物质充实动态

小麦籽粒胚乳细胞发育包括胚乳细胞的增殖和充实两个过程.胚乳细胞的增殖可用Richards方程模拟，增殖过程可划分为渐增期、快增期、缓增期.强势粒胚乳细胞数多于弱势粒，粒重亦高于弱势粒.胚乳细胞中淀粉积累动态可用方程y=(a+bx)x拟合.淀粉合成首先是蔗糖的降解，其合成与籽粒中蔗糖起始浓度及其降解速度密切相关，蔗糖起始     

Biscuit-making quality of backcross derivatives of wheat differing in kernel hardness

Kernel texture in wheat has been found to be directly controlled by one or two major genes. Generally, good biscuit-making wheats are those with soft endosperm texture, lower protein content, more breakflour and a smaller particle size. The aim of this study was to determine the effect of the dominant soft endosperm genes on biscuit-making quality. Backcross derivatives were developed with a backcrossing procedure. The backcross derivatives and parents were planted in a randomised block design with six replications. Fourteen quality characteristics were measured. Except for hectolitremass and mixing time, the presence of the soft endosperm genes had a major effect on all characteristics used to predict biscuit-making quality. In the soft backcross derivatives there was a significant decrease in alkaline water retention capacity (AWRC), alveograph stability, alveograph strength, alveograph P/L ratio, flour extraction, and protein content. There was a significant increase in alveograph extensibility, biscuit diameter and breakflour yield. In this study, the presence of the soft endosperm genes was associated with good biscuit-making quality characteristics. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Intraspecific differentiation and geographical distribution of Wx alleles for low amylose content in endosperm of foxtail millet, Setaria italica (L.) Beauv.

To clarify the genetic mechanism which controls the variation in amylose content among nonwaxy landraces of foxtail millet, the inheritance of different starch types in endosperm was examined by I₂-KI staining. The level of starch granule bound protein in foxtail millet endosperm was also analyzed using SDS-PAGE. The segregation for starch types in F₂ and F₃ seeds determined by I₂-KI staining showed that there are three different alleles at the waxy (wx) locus. A major protein bound to starch granules was detected in nonwaxy endosperm but it was absent in most of the waxy endosperm, suggesting that the protein is the Wx gene product which is responsible for the synthesis of amylose in endosperm. The level of Wx protein proportionally corresponded to the amylose content among nonwaxy landraces. This implies that two different Wx alleles regulate quantitative levels of Wx protein. Landraces with the allele for low amylose content are from Taiwan, the Philippines, Indonesia and Thailand. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

小麦籽粒淀粉分支酶同工酶结构组成及时空表达

本研究的目的是阐明小麦支链淀粉合成的酶学机制。以8个小麦品种的籽粒为材料, 采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Native-PAGE)和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)鉴定SBE同工酶类型、时空表达谱及亚基组成, 分析SBE同工酶空间分布特点和器官表达特异性。共检测到4种SBE同工酶, 其中B和SBEIIa分布在胚乳和叶片中, 而A和D_i专一定位于胚乳中。在小麦籽粒灌浆过程中, D_i和SBEIIa首先表达, 而后是B, A最后表达;至灌浆末期, B和SBEIIa停止表达。SBE同工酶都是单亚基酶, 均由一条86~92 kD的多肽链组成。SBE同工酶的空间分布具有器官特异性, 并在籽粒发育进程中顺序表达。D_i、B和SBEIIa是占主导地位的SBE同工酶, 可能是决定SBE总酶活性的主效应酶, 在籽粒和叶片支链淀粉合成中起关键作用。     

Wheat embryogenesis and haploid production in wheat × maize hybrids

Summary Embryogenesis was analyzed in wheat × maize hybrids using paraffin sectioning. Embryogenesis in wheat × maize hybrids is different from that in self-pollinated wheat plants. Development of the embryo is not accompanied by the formation of an endosperm. The endosperm nuclei remain free in the cytoplasm, fail to advance into the cellular stage, and degenerate at a later time. The antipodal cells quickly degenerate in the fertilized ovaries of wheat × maize hybrids similar to self-pollinated ovaries. The antipodal cells remain normal in unpollinated ovaries. The pre-embryo will abort if it is allowed to develop on the plant, because of a nutritional shortage in the absence of an endosperm. Therefore, embryo rescue is necessary for haploid production from a wheat × maize hybrids. Haploid polyembryos were obtained from spikelet culture of wheat × maize hybrids. The formation of polyembryos is due to the cleavage of the pre-embryo and the effect of 2,4-D. The frequency of haploid embryo production and plant regeneration is affected significantly by maize genotypes, but not by wheat genotypes. The concentration of 2,4-D affects only the size of the embryo.