宁夏小麦Glu-A3与Glu-B3位点等位变异组成分析

低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)与小麦品质密切相关。为给宁夏小麦的品质改良提供参考,应用STS分子标记,对宁夏98份小麦品种Glu-A3和Glu-B3位点的等位基因变异类型组成进行检测和分析。结果表明,宁夏98份小麦品种Glu-A3位点存在Glu-A3a(4.0%)、Glu-A3b(2.0%)、Glu-A3c(55.1%)、GluA3d(10.1%)和Glu-A3e(28.5%)5种等位变异;Glu-B3位点存在Glu-B3a(2.0%)、Glu-B3b(8.1%)、Glu-B3c(5.0%)、Glu-B3d(7.1%)、Glu-B3f(21.4%)、Glu-B3g(2.0%)、Glu-B3h(15.3%)和Glu-B3i(13.3%)8种等位变异。宁夏参试品种共存在23种等位变异组合形式,其中引黄灌区存在18种组合类型,Glu-A3c/Glu-B3j(17.7%)和Glu-A3e/Glu-B3f(16.2%)组合类型较为普遍;宁南山区存在13种组合类型,以Glu-A3c/Glu-B3i(20.0%)组合类型为主。在参试的宁夏小麦品种中,对同一地区不同来源品种而言,改良品种的LMW-GS遗传多样性明显较引进品种和地方品种更丰富。     

编码Glu-A3位点低分子量麦谷蛋白亚基的基因在山东小麦中的分布

低分子量麦谷蛋白亚基（LMW-GS）赋予面团延展性，对小麦加工品质有重要影响。本试验以545份山东小麦为材料，采用特异引物PCR技术对其Clu-A3位点低分子量麦谷蛋白的7个亚基基因进行了鉴定和分析。结果表明：地方品种中，g亚基的含量最丰富，达到52.3％，历史品种中，c、d亚基的含量较丰富，分别为47.0％和25.2％，与地方品种相比，历史品种中a、c、d亚基所占比例的提升幅度较大，而g亚基的比例则大幅减低。     

东北春麦区小麦品种(系)低分子量麦谷蛋白基因Glu-A3d和Glu-B3g的分子检测

Glu-A3位点的Glu-A3d基因和Glu-B3位点的Glu-B3g基因是优质低分子量麦谷蛋白亚基(LMWGS)。为明确2个优质基因在东北春麦区小麦品种(系)中的分布情况,从而为强筋小麦育种和品质改良提供有用信息,利用Glu-A3d和Glu-B3g基因特异性STS标记检测了127份小麦品种(系)。结果表明:2个品种携带Glu-A3d基因,62个品种(系)携带优质基因Glu-B3g基因,占48.8%。     

强筋小麦龙麦26Glu-A3d基因遗传效应初步研究

龙麦26是东北春麦区强筋小麦育种的核心亲本,为进一步提高该品种品质潜力,拓宽其遗传基础,利用分子标记和6次选择性回交相结合的手段,将Glu-A3位点最优基因Glu-A3d导入龙麦26遗传背景之中,利用BC₅F₁、BC₆F₁群体和龙麦26的Glu-A3位点近等基因系为试材进行Glu-A3d基因遗传效应评价。结果表明,在强筋小麦品种龙麦26遗传背景下,导入Glu-A3d基因使籽粒蛋白、干面筋、面筋指数、吸水率、形成时间和稳定时间等指标3年平均分别提高0.07%、-2.13%、10.73%、0.13%、1.57%和4.97%。Zeleny沉降值和粉质仪的断裂时间2年平均分别提高3.05%和12.65%。以上结果表明,导入Glu-A3d基因使龙麦26品质性状均有不同程度提高。     

小麦微核心种质Glu-A3位点等位基因的鉴定及其与品质关系的研究

低分子量麦谷蛋白亚基约占小麦谷蛋白的80%,对小麦品质影响很大,为明确各亚基与品质的关系,促进小麦育种工作,采用PCR方法检测190个中国小麦微核心种质Glu-A3位点等位基因。结果表明:共检测到Glu-A3a~Glu-A3g 7种基因类型,且以等位亚基c为主。SDS沉降值测定显示,c亚基对品质作用较小,但所占比例最大。由此可见,我国小麦种质资源以劣质亚基为主,引进优质亚基可成为我国小麦品质改良的重要途径。     

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。     

小麦LMW-GS基因PCR初步研究

用CTAB法提取小麦材料基因组DNA,根据基因库中公布的已知LMW-GS基因序列,设计并合成染色体位点特异的PCR引物1～7;探索出优化的PCR反应体系,即20μL反应体积中,Mg2+浓度为2.5mmol/L,dNTP浓度为200μmol/L,模板DNA30～60ng,每种引物50ng,Taq酶0.5U。利用特殊小麦材料——六倍体普通小麦(染色体组为AABBDD)、四倍体小麦(AABB)及二倍体一粒小麦(AA)和节节麦(DD)等的基因组DNA为模版,在优化的PCR反应体系下进行特异性扩增和引物验证。结果表明,引物3和引物4为小麦谷蛋白Glu-D3位点LMW-GS基因的特异引物,用其进行扩增时,循环反应条件为94℃变性1min,62℃退火1min,72℃延伸2min;扩增产物大小约为1.63kb,包括启动子和整个编码区。引物5和7为小麦谷蛋白Glu-B3位点LMW-GS基因的特异引物,用其进行扩增时,循环反应条件为94℃变性1min,64℃退火1min,72℃延伸2min;扩增产物大小约为1.45kb,包括启动子和整个编码区。     

小麦Glu－3位点编码亚基的研究进展

 小麦Glu-3位点编码的低分子量麦谷蛋白亚基对面筋有重要决定作用,但由于其分子量与醇溶蛋白相近,单向电泳很难将其分离出来。低分子量谷蛋白亚基自身的复杂多态性,也增加了其深入研究的难度,因此有关低分子量麦谷蛋白亚基的文献报道较少,更谈不上将其用于育种实践。本文拟从亚基命名、遗传及多态性、结构、分子标记及与烘烤品质的关系等方面全面回顾了低分子量麦谷蛋白亚基的研究状况。     

4个西藏小麦地方品种低分子量麦谷蛋白亚基基因的克隆及分析

低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是小麦贮藏蛋白的主要成分,对面团延展性和食品加工品质有重要影响.本研究从西藏小麦地方品种中分离了4个LMW-GS基因(LMW-T1、LMW-T2、LMW-T3和LMW-T4).LMW-T1、LMW-T2、LMW-T3和LMW-T4都具有LMW-GS基因的典型结构特征,编码区全长分别是930、930、897和915 bp,分别编码308、308、297和303个氨基酸,其推断氨基酸的分子量分别为32938.40、32978.42、31624.88和32122.20 Da.根据推断氨基酸中8个半胱氨酸残基的位置,LMW-T1和LMW-T2属于TypeⅢ类;LMW-T3和LMW-T4属于TypeⅤ类.系统进化树分析表明这4个基因与前人报道的低分子量麦谷蛋白基因相似性很高,其中LMW-T2、LMW-T3和LMW-T4与LMW-m型基因聚为一类.虽然LMW-T1的N-末端的第一个氨基酸是甲硫氨酸,但是LMW-T1与LMW-s型基因聚为一类.上述四个基因的克隆进一步丰富了小麦LMW-GS的基因库资源,有助于进一步了解LMW-GS基因的系统进化、结构与功能,可作为小麦品质改良的候选基因.     

小麦品种麦谷蛋白亚基的遗传变异分析

分析了９６个小麦品种高、低分子量麦谷蛋白亚基组成的及其分布规律,结果表明：强面筋品种与普通品种在高分子量及低分子量麦谷蛋白亚基组成上存在明显差异。强面筋品种含Ｇｌｕ－Ａｌａ（１亚基）、Ｇｌｕ－Ａ１ｂ（２＾＊亚基）、Ｇｌｕ－Ｂ１ｂ（７＋８亚基）、Ｇｌｕ－Ｂｌｉ（１７＋１８亚基）、Ｇｌｕ－Ｄｌｄ（５＋１０亚基）、Ｇｌｕ－Ａ３ｂ和Ｇｌｕ－Ｄ３ｃ的频率较高,而普通品种则含Ｇｌｕ－Ａｌｃ（Ｎ）、Ｇｌｕ－Ｂｌ     

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%).     

小麦品种品质性状变异及优质基因的鉴定

分析了50个小麦品种的蛋白质含量、SDS沉降值、碱性水保持力和膨胀势等品质性状的变异,分别用PCR特异扩增和SDS-PAGE对1Dx5、1Dy10亚基基因和糯质基因进行了检测.筛选出一批高蛋白、强面筋的小麦品种,如MW18、安农9043、安农91168和安农9267,都含有1D5 10亚基基因.筛选出碱性水保持力和蛋白质含量都较低的小麦品种Tincurrin、皖麦48和Caldwell,推荐作为软质小麦育种的亲本使用.鉴定出小麦品种扬97-65和川96003缺Wx-B1,#445缺Wx-A1.试验表明,高分子量麦谷蛋白5 10亚基基因在现有小麦品种中已有较高的比例,而糯质蛋白基因缺失型品种尚少见.     

小麦品种高分子量谷蛋白亚基的组成分析

利用SDS—PAGE电泳分析了49个国内外小麦品种的高分子量谷蛋白亚基组成。结果表明：39个国内小麦品种中,5 10亚基的频率这64％。不同面筋强度的小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基组成存在明显差异,强筋品种含有较多的1或2^*、7 8或17 18或14 15、5 10亚基组合类型,亚基总评分一般为9～10分;弱筋品种含有较多的Null、7 9、2 12亚基组合类型,亚基总评分一般为5～8分;中筋品种则处于中间类型,亚基总评分差异较大。然而,有些中筋甚至弱筋小麦品种也含有5 10亚基或者一般强筋品种才具有的亚基组合,有的强筋小麦品种反而没有5 10亚基,说明低分子量的谷蛋白亚基和醇溶蛋白质组分对面筋强度也具有重要作用。     

小麦基因组文库的构建及高分子量(HMW)谷蛋白亚基基因的筛选

以小麦 NE7060的黄化苗为材料提取总 DNA,用 Sau3A 制备14～22kb 的酶切片段,以λEMBL3为载体构建了5.5×10~6个重组子的基因文库。根据已知的小麦 HMW 谷蛋白亚基基因5′端、中部重复区和3′端序列合成了三个寡核苷酸为探针,经原位杂交和斑点杂交筛选到10个阳性克隆,并对其中两个阳性克隆用 BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和 Sal Ⅰ进行酶切,初步确定了插入片段长度约20.0kb,建立了插入片段的物理图谱。     

高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14转化小麦

 【目的】利用基因枪将优质高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14导入普通小麦栽培品种绵阳19,为利用优质基因进行小麦品质改良奠定基础。【方法】构建小麦优质高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14的胚乳特异性植物表达载体,利用基因枪将其转入不含该亚基的小麦品种绵阳19幼胚愈伤组织中,经潮霉素抗性筛选、PCR检测后,阳性植株进行PCR-Southern和Southern杂交验证,利用SDS-PAGE分析目的基因在转基因后代籽粒中的表达。【结果】从转化的652块愈伤组织中共获得6株转基因阳性植株,转化效率0.92% 。转化后代种子分析表明,1Bx14在部分转基因后代种子中表达,但同时也导致部分内源高分子量麦谷蛋白亚基基因不同程度的沉默。【结论】本研究成功地将小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Bx14导入普通小麦绵阳19中,并在部分后代种子中得到了表达。     

部分小麦低分子量谷蛋白亚基二级结构的预测与分析

为了从蛋白质高级结构的水平上研究小麦低分子量谷蛋白结构与功能的关系,利用互联网上开放的预测软件和蛋白质序列分析软件对已获得全序列,并明确其染色体定位的19个LMW-GS基因的推导氨基酸序列进行二级结构的预测和分析。结果表明,在整个LMW-GS二级结构中,无规则卷曲最多,达69.51%,α-螺旋(28.97%)较β-折叠(1.36%)占有绝对优势,因而归属于α结构型蛋白。其中,信号肽由大量α-螺旋和微量无规则卷曲组成,N-端和重复区均由无规则卷曲占据,而C-末端除富含α-螺旋和无规则卷曲外,还是β-折叠的唯一分布区。同时,两个分子间二硫键存在于无规则卷曲中,而另有6个分子内二硫键分布于α-螺旋内或其附近,由此推导出小麦LMW-GS二级结构的平面模式图。这种特异的LMW-GS二级结构不仅进一步证明了“蛋白质一级结构决定高级结构”,以及信号肽引导新合成的LMW-GS顺利进入相应细胞器等经典理论,而且从空间结构的水平上阐释了LMW-GS多肽链致密化及其互聚体形成、富集,并与HMW-GS一起影响面粉加工品质的结构基础。     

山西育成小麦品种(系)Glu-1位点的遗传变异

为了了解山西育成小麦品种的品质状况为山西小麦品质育种提供依据,利用十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对山西省87个小麦品种(系)的高分子量谷蛋白亚基组成(HMW-GS)进行了分析。结果共检测到Glu-A1位点编码的HMW-GS有3种类型,分别是Null、1和2*,其中Null出现频率较高(68.97%);Glu-B1位点编码的HMW-GS有7、7+8、7+9、6+8、14+15和17+18共6种类型,其中7+8出现的频率较高为44.83%;Glu-D1位点编码的HMW-GS有2+12、5+10、3+12、4+12、5+12和2+10共6种类型,其中2+12出现的频率最高(44.83%)。共检测到26种HMW-GS组合变异类型,其中Null,7+9,2+12出现频率较高(20.69%)。品质评分发现得分较高的有1,7+9,5+10等组合,它们出现的频率为3.45%。