低分子量麦谷蛋白亚基研究进展（摘要）

低分子量麦谷蛋白（LMW-GS）占总的小麦谷蛋白的40%,是小麦品质改良的主要目标之一。就LMW-GS的分类、LMW-GS编码基因染色体位点及结构特点、LMW-GS多肽链组成、Genbank注册的基因及分子标记的开发、不同LMW-GS对加工品质的影响等几个方面进行了系统论述,为低分子量麦谷蛋白亚基用于小麦品质改良提供了理论基础。     

湖北地方小麦品种大头黄低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

采用PCR方法从湖北地方小麦品种大头黄(ZM11217)中克隆得到1个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)基因LMM-ZM11217.该基因具有LMW-GS基因的典型结构特征,编码区长度为870bp,编码288个氨基酸.推导的氨基酸序列比较结果表明,LMW-ZM11217与Glu-A3和Glu-D3位点控制的基因具有较高的相似性(最高相似性分别为82%和83%),而与Glu-B3位点控制的基因具有较低的相似性(最高相似性为74%).     

优质小麦品种Glu-A3位点LMW-GS基因的克隆及分子特征

【目的】揭示小麦不同品种Glu-A3位点低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)基因的分子特征,寻找在小麦品质改良方面有潜在应用价值的优质候选基因。【方法】选用小麦Glu-A3位点LMW-GS基因特异引物,以中国优质小麦品种小偃6号、陕优225,澳大利亚面包小麦Suneca、Cook以及遗传背景已揭示清楚的中国春小麦为材料,通过基因组特异PCR方法克隆其Glu-A3位点LMW-GS基因,并进行了分子特征比较。【结果】获得了5个Glu-A3位点LMW-GS基因,分别命名为：CookGlu-A3（登录号为EU871816）、XYGlu-A3（FJ876820）、SYGlu-A3（FJ876819）、SunecaGlu-A3（FJ876822）和CSGlu-A3（FJ876821）,这5个基因均有完整的ORF、上游197 bp的启动子区和终止密码子下游51 bp序列,推导蛋白均属于LMW-i型亚基,其差别在于不同序列之间存在着一些SNP位点和插入/缺失片段。其中,CookGlu-A3推导蛋白含7个Cys残基,在C端区缺失了包含第7个保守Cys残基在内的38个氨基酸片段。基于51个染色体位点已知的LMW-GS基因编码区序列比对结果构建的系统发生树,将这些序列分为3大类：所有Glu-A3位点LMW-GS基因编码序列单独聚为第Ⅰ类;部分Glu-D3位点基因被聚在第Ⅱ类;剩余Glu-D3位点基因和全部Glu-B3位点基因被聚在第Ⅲ类,而在第Ⅲ类中这2个位点的LMW-GS基因又各自聚为2个不同的亚类,即Ⅲ-1和Ⅲ-2。【结论】从小麦品种Cook中克隆的CookGlu-A3是编码含7个Cys残基的LMW-i型亚基基因,可能是一个新的LMW-GS基因类型;不同染色体位点的LMW-GS基因在其编码区存在特异性;Glu-A3位点LMW-GS基因与Glu-B3或Glu-D3位点LMW-GS基因编码区序列差异较大。     

小麦低分子量麦谷蛋白亚基及其编码基因研究进展

 小麦低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）约占种子贮藏蛋白的1/3，对面团延展性和食品加工品质有重要影响，是小麦品质改良的主要目标之一。由于其基因拷贝数较多，分子量小，且在电泳图谱上与醇溶蛋白相互重叠，有关LMW-GS的研究远不及HMW-GS深入。笔者系统论述了LMW-GS的命名和结构特征、编码基因在染色体上分布及等位变异类型、Genbank注册的LMW-GS基因及其分类、LMW-GS与品质的关系等，并结合作者的研究结果对LMW-GS基因的鉴定及分子标记开发进行了探讨，目的是为低分子量亚基用于小麦品质改良提供理论基础。     

麦谷蛋白亚基与小麦品质的关系研究进展

麦谷蛋白对小麦加工品质具有重要决定作用。高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）与低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）通过分子间二硫键形成麦谷蛋白聚合体,影响面团流变学特性。HMW-GS组成可作为品质育种中亲本选配和杂交后代选择的重要蛋白标记。由于LMW-GS基因拷贝数较多、分子量小,且在电泳图谱上与醇溶蛋白相互重叠,其与品质的关系研究远不及HMW-GS深入。从麦谷蛋白亚基的质和量两个层次包括HMW-GS组成与品质的关系、LMW-GS组成对品质的贡献大小、HMW-GS和LMW-GS的比例对品质的影响等全面综述了麦谷蛋白亚基与品质的关系,并对麦谷蛋白亚基在品质育种中的应用前景进行探讨,为HMW-GS和LMW-GS用于小麦品质改良提供理论基础。     

人工合成小麦RSP的LMW-GS基因克隆

 RSP是用抗穗发芽的节节麦与圆锥小麦合成的人工六倍体小麦Triticum turgidum-Aegilops tauschii），其抗穗发芽特性在维持小麦面粉加工品质方面有着潜在的重要价值。为了了解其低分子量谷蛋白这一对小麦加工品质有直接重要影响的蛋白组分情况，本研究采用PCR法从合成小麦RSP中克隆得到3个低分子量谷蛋白亚基（LMW-GSs）基因，命名为LMWRSP-1、LMWRSP-2和LMWRSP-3。基因序列GenBank登录号分别为AY676681、AY676682和AY676683。其中，LMWRSP-1和LMWRSP3的编码区长度分别为825 bp和915 bp，可分别编码274和304个氨基酸。LMWRSP-2由于在编码区内有1个提前终止密码子，推测为不编码成熟蛋白的假基因。与已知LMW-GS基因进行比较发现，LMWRSP-1与Glu-A3位点基因的相似性最高，LMWRSP-3与Glu-D3位点的基因相似性最高。     

高低分子量麦谷蛋白亚基构成及其对小麦烘烤品质的效应分析

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.用澳大利亚优质面包小麦Sunstate的两个杂交组合,即Sunstate/ 鲁麦21和Sunstate/ 济南16 F2代,研究了Glu-1和Glu-3位点等位变异对小麦烘烤品质的影响.结果表明,当材料为非1BL/ 1RS易位系,位点对小麦烘烤品质的贡献大小为,Glu-D1＞Glu-B1 =Glu-A3＞Glu-B3;当材料为1BL/ 1RS易位系,位点对小麦烘烤品质的贡献大小为,Glu-B3＞Glu-B1＞Glu-D1＞ Glu-A3.1BL/ 1RS易位对小麦烘烤品质有显著的负面影响.就单个亚基而言,在Glu-B1位点17+18＞7+8,在Glu-D1位点5+10＞2+12和4+12,在Glu-A3位点GluA3b＞GluA3a,在Glu-B3位点GluB3d＞GluB3h＞GluB3j.     

野生二粒小麦低分子量谷蛋白基因序列分析

根据低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因编码区保守序列设计引物,用PCR方法从蛋白质含量低至13.17%的D81和高达27.20%的D42 2份野生二粒小麦(Triticumdicoccoides)中克隆得到2个LMW-GS基因序列LMW-D81和LMW-D42(GenBank上的序列号分别为FJ461691和FJ461690)。它们具有小麦低分子量谷蛋白基因的典型结构特征,其长度分别为1053bp和1011bp,并分别编码350和336个氨基酸残基的成熟蛋白。LMW-D42和LMW-D81的氨基酸序列估算分子量分别为38kDa和39kDa,说明二者均为C型亚基编码基因。LMW-D42和LMW-D81的N-末端序列都为METSHIP-,表明这2个C型亚基编码基因归属LMW-m型。同源性比对和聚类分析揭示,LMW-D81和LMW-D42均属于Glu-B3位点编码基因。LMW-D42和LMW-D81的核苷酸序列和推导的氨基酸序列一致性分别为93.94%和92.57%。与LMW-D81相比,LMW-D42除发生了22处间断性的碱基替换外,还存在一段42个碱基的缺失。对推导氨基酸序列进行的二级结构预测显示,LMW-D81和LMW-D42的蛋白质二级结构高度一致。其α-螺旋主要位于信号肽和C-末端,少量的α-螺旋和不规则卷曲构成了N-末端。大多数不规则卷曲位于重复区,仅有的一段β-折叠则出现在C-末端。同时,它们的编码区均具有分布一致的8个半胱氨酸残基,且第一和第七个半胱氨酸残基均位于无规则卷曲中。这些结构特点对小麦加工品质改良具有一定意义。     

野生二粒小麦（Triticum dicoccoides）低分子量谷蛋白亚基基因的克隆与序列分析

 【目的】旨在从野生二粒小麦中克隆新的低分子量谷蛋白亚基基因。【方法】首先通过SDS-PAGE方法对野生二粒小麦Y5和Y13的低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）进行鉴定，并利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）方法确定其精确分子量。然后采用AS-PCR方法，运用1对LMW-GS特异的引物，分别从Y5和Y13中扩增并克隆了2个亚基的编码基因（命名为LMW-Y5和LMW-Y13）。【结果】测序结果表明，所得基因均为完整的基因序列，包括上游区域、开放阅读框和下游区域，无内含子存在。由核酸序列所推导出的氨基酸序列表明，这两个基因的编码蛋白（命名为LMW-Y5和LMW-Y13）均属于LMW-i型亚基，分子量分别为38.9122 kD和31.8708 kD。其中LMW-Y5的分子量与质谱鉴定的分子量基本一致，表明该蛋白亚基没有翻译后修饰存在。但LMW-Y13的分子量与SDS-PAGE和质谱鉴定结果存在较大差异，其原因可能是在克隆过程中发生了重复区的碱基丢失。【结论】明确了野生二粒小麦两个LMW-i型亚基的分子结构特征，并讨论了LMW-i型亚基分子结构与品质的关系以及在小麦品质改良中的应用潜力。     

小麦地方品种半截芒Glu-B1位点HMW-GS基因的克隆及序列分析

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)与小麦的品质特性紧密相关,挖掘小麦中HMW-GS新基因,对小麦品质改良具有重要意义。以小麦地方品种半截芒为材料,利用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDSPAGE)分析其HMW-GS组成,并设计特异性引物,利用PCR技术克隆其Glu-B1位点x型和y型亚基基因。序列分析表明,2个基因具有完整编码框,长度分别为2 367bp和2 106bp(GenBank登录号分别为KJ579439和KJ579440),编码789个氨基酸和702个氨基酸的蛋白,被命名为1Bx14*和1By15*。同源性搜索结果显示2条氨基酸序列与典型的HMW-GS有较高的同源性,且与普通小麦亚基1Bx14和1By15的同源性均为95%。系统进化树分析表明,1Bx14*和1By15*分别与1Bx14和1By15的遗传距离较近,聚类到同一分支上。