圆锥小麦(Triticum turgidum L.)贮藏蛋白的遗传多样性研究

为发掘可供利用的优异基因资源,采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(APAGE)对来自17个国家和地区的95份圆锥小麦的贮藏蛋白进行了分析.结果表明,圆锥小麦贮藏蛋白位点存在丰富的遗传多样性.供试材料中共检测到17种高分子量麦谷蛋白亚基和34种亚基组合类型,其中亚基1和7 8分别为Glu-A1和Glu-B1位点优势亚基,也检测到优质亚基14 15和17 18.亚基组合1/7 8和null/7 8虽为优势组合,但所占频率低;醇溶蛋白检测共分离出29条多态性带纹,其中每份材料可分离出5～20条,平均12条,平均遗传相似系数为0.471.供试材料在0.402水平上可分为五类,其聚类结果与材料来源地并不完全一致.试验结果表明,中国圆锥小麦地方品种在高分子量麦谷蛋白亚基表现上具有独特性.     

基于籽粒贮藏蛋白遗传多样性的小麦条形码研究

为便于小麦品种管理及保护,针对植物DNA条形码研制存在的问题,以36份品种为材料,分析其HMW-GS和醇溶蛋白组分,并根据谱带的有无,对谱带进行数量化处理,存在的谱带标为1,不存在的谱带标为0,建立谱带二进制代码,再转化为十进制代码,最后通过数据整合,建立了小麦品种身份识别码,并将其转换为条形码,研制出基于籽粒贮藏蛋白遗传多样性的小麦身份识别码制作方法,使原来需要用119位数字表明的品种间差距现在只需37位数字即可表示出来。     

99份国内小麦新品种（系）醇溶蛋白的遗传多样性分析

为了解目前普通小麦育成品种（系）间醇溶蛋白的遗传多样性,利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Acid polyacrylamide gel electrophoresis, APAGE）技术对国内99份小麦新品种（系）进行了醇溶蛋白分析。结果表明,供试材料中共分离出蛋白带2 192条,迁移率不同的谱带类型106种,其中迁移率编号为9和11的2种谱带出现频率最高,均为82.11%;有38条谱带的出现频率低于10%,这些低频率谱带仅出现在极少数的材料中;其余66条谱带出现频率为10.53%~64.21%,具有较高的多态性。每个被检测材料可电泳分离出15 ~ 30条带,其中大部分为18 ~ 24条。供试材料间遗传距离（Genetic distance, GD）为0.07 ~ 0.73,平均为0.59,遗传变异较大。聚类分析可将其分为4大类。与过去的小麦品种醇溶蛋白研究结果相比,新品种（系）的平均遗传距离缩小,遗传基础变窄。     

青海省小麦种质材料醇溶蛋白的遗传多样性分析

为了解当前青海省普通小麦种质材料醇溶蛋白的遗传多样性,利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)技术对青海省77份普通小麦种质材料进行了醇溶蛋白遗传多样性分析。结果表明,供试材料中共分离出蛋白谱带1 237条,迁移率不同的谱带类型37种,其中迁移率编号为2、19和3号的谱带出现频率最高,分别为98.7%、98.7%和97.4%;3条谱带(15、16和17号)出现频率低于10.5%;其余31条谱带出现频率为19.5%～84.4%。供试材料醇溶蛋白谱带多态性较高,每个材料可电泳分离出11～21条谱带,其中具有14～18条谱带的材料居多。不同材料间的遗传相似系数变化范围为0.55～0.94,说明供试材料具有丰富的遗传多样性。聚类分析将供试材料分成6大类,聚类结果在一定程度上反映了供试材料间的亲缘关系。     

部分普通小麦醇溶蛋白的遗传多样性分析

为了揭示普通小麦(Triticum aestivum L.)品种间醇溶蛋白的遗传多样性,采用A-PAGE方法对60份普通小麦品种(系)进行了醇溶蛋白分析.结果表明,全部供试品种(系)共检测到943条带,每份材料可电泳出9～21条带,平均15.7条.试验共获得迁移率不同的谱带74条,其中第2和第4条谱带出现的频率最高,分别为45.00%和、51.67%,其余的谱带多态性很高,说明小麦种质间存在丰富的醇溶蛋白遗传异质性.供试材料间的遗传距离(Genetic distance,GD)变异范围为0.40～0.84,平均为0.62.聚类分析在GD值为0.82水平上可将供试材料分为4大类群.     

河南省地方小麦品种醇溶蛋白的遗传多样性分析

为给河南省小麦地方品种资源的利用提供科学依据,采用A-PAGE方法,对小麦地方品种白和尚头、白麦、白芒糙、出山豹等15种243份地方小麦品种进行了同质检验,对同质地方品种进行了同名品种间和非同名品种问醇溶蛋白构成分析,并将聚类结果与农艺性状相结合进行分析.结果表明,243份材料中有156份同质,占总样品的64.2%.这156份地方品种共产生72条谱带,其中a区21条、p区22条,Υ区16条、ω区13条,共147种构型;谱带分布频率范围为0.6%～100%,平均为25.6%;多样性指数为0.957,其中α区0.801、β区0.836、Υ区0.897、ω区0.870.15种同名品种产生谱带的范围为27～41条;品种间遗传距离最小为0,最大为2.033,平均遗传距离分布在0.330～0.574之间;遗传多样性指数分布在0.940～0.958之间.将聚类结果与农艺性状进行比较,农艺性状相近的材料大都能在遗传距离为1.0时被聚为一类.相同的带型在同名品种间和非同名品种间都有出现,表明小麦地方品种问存在同名异种、同种异名的现象.     

小麦贮藏蛋白特性及其遗传转化

小麦籽粒贮藏蛋白由醇溶蛋白和谷蛋白组成。醇溶蛋白在组成上以单体形式存在 ,具有高度的异质性和复杂性。它决定小麦面筋的粘性。谷蛋白是由多个亚基组成的高分子聚合体 ,决定面筋的弹性。它可分为低分子量谷蛋白亚基和高分子量谷蛋白亚基 (HMW- GS)。HMW- GS具有相似的分子结构 ,即由中央重复序列、无重复的 N端和 C端组成。HMW- GS对小麦烘烤品质起着决定性作用 ,但因 HMW- GS类型不同而对加工品质的贡献大小各异。许多 HMW- GS基因已被揭示。实践证明 ,利用基因枪法 ,将 HMW- GS基因导入普通小麦的细胞核内 ,能够达到改良小麦烘焙品质的目的。随着分子生物学技术的不断发展 ,可望从营养和加工角度来改良小麦品质的特性     

河西灌区小麦地方品种醇溶蛋白的遗传多样性分析

为了挖掘小麦地方品种的潜力,采用APAGE方法分析了河西灌区70份小麦地方品种的醇溶蛋白,研究了醇溶蛋白的遗传多样性。结果表明,供试材料中共分离出迁移率不同的醇溶蛋白谱带91条,品种间变异幅度为11～26条,平均为18.33条,变异系数为16.08,具有16、17、19、20条谱带的品种最多。在91条醇溶蛋白谱带中,B01号谱带出现频率最高,为97.14%;B77和B03号谱带出现的频率也较高,分别为92.86%和88.57%。B72和B91号谱带出现频率最低,分别只出现1次,频率均为1.43%。其余谱带多态性很高。在不同分区中醇溶蛋白谱带的分布存在较大差异,ω区出现的谱带最多,β区次之,γ区第三,α区出现的谱带最少。供试材料之间遗传距离的变化范围为0.24～1.00,平均值为0.66。说明河西灌区小麦地方品种间存在丰富的醇溶蛋白遗传多样性,在小麦品质育种中具有一定利用价值。     

小麦醇溶蛋白组分的遗传研究

为探讨醇溶蛋白在小麦杂种后代的遗传特点,选用2个小麦杂交组合(苏引10号×晋农190、晋麦47×晋农190),用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(APAGE,pH 3.1)对其亲本及后代材料(F_1、F_2代)进行了电泳分析.结果表明,醇溶蛋白在F_1代表现出共显性和倾母性(剂量效应)遗传特点;F_2代蛋白谱带发生分离,具体表现为:Gli-13.9、23.2、26.0、34.8、40.2、46.2、50.0、71.5、73.8等9个组分的分离符合一对基因的分离规律,而Gli-12.7、15.7、16.5、19.1、26.9、30.5、30.8、32.2、76.8等9个组分的分离符合两对基因的分离规律;Gli-17.8既不符合一对基因的分离规律,又不符合两对基因的分离规律.这表明前9种蛋白受控于一对基因,后9种蛋白受控于两对基因;最后一种蛋白尚无法确定,需借助双向电泳做进一步研究.     

野生二粒小麦醇溶蛋白遗传多样性分析

为了进一步开发野生二粒小麦遗传资源，丰富我国小麦改良的遗传基础，对来自以色列16个地区的133份野生二拉小麦醇溶蛋白位点的遗传多样性进行了分析，并对其与务锈病抗性和播种～抽穗天数的关系进行了分析。结果发现，供试的133份野生二粒小麦共有122种谱带类型，电泳共分离出77务不同的带纹；谱带在α、β、γ、ω四个区差异较大，分别为38、83、72和87种，表明野生二粒小麦的醇溶蛋白具有较丰富的遗传多样性。比较分析发现，野生二粒小麦醇溶蛋白的遗传多样性与材料的来源地有关；来源于同地区的材料间务锈病抗性及播种～抽穗天数均较为接近，而且条锈病抗性和播种～抽穗天数与醇溶蛋白的遗传距离均有一定关系。     

波兰小麦醇溶蛋白遗传变异分析

为了解波兰小麦物种的遗传变异水平和种内不同材料间的遗传关系,利用APAGE技术对72份来源于全世界的波兰小麦材料醇溶蛋白位点进行了检测。结果表明,波兰小麦醇溶蛋白位点存在丰富的变异类型,共产生48条迁移率不同的醇溶蛋白谱带,每个材料具有8~24条不等,平均16.2条。材料间平均遗传相似系数(GS)为0.5132,变幅为0.1429~1.000。当GS水平为0.50时,所有材料可聚为4个大类,其中CItr13919等16个来源于埃塞俄比亚的材料均聚在一起,而另一大类为5份来自于葡萄牙的材料。可以认为,APAGE揭示的种内遗传关系与其地理分布有一定的相关性。     

普通小麦及其近缘种醇溶蛋白遗传多样性分析

为了解小麦近缘种的醇溶蛋白多样性分布规律,应用A-PAGE方法对63份普通小麦及其近缘种材料进行醇溶蛋白遗传多样性分析.结果表明,电泳出现99条迁移率不同的谱带,构成63种组合,总体多态性信息指数达到0.984,以ω区最高,γ和β次之,α区最低.不同基因组构成材料多态性信息指数的分区比较发现,近缘种材料与普通小麦在α区相差最大,其中AA、AABB、AAGG基因组在α区的多态性信息指数均比地方小麦和斯卑尔脱小麦高0.164,而与广泛杂交改良的高代品系类似.谱带分布频率分析发现,高频带和中频带主要出现在ω、γ和β三个区,频率低于0.05的低频带主要出现在α区.聚类分析反映的亲缘关系基本和进化一致,但近缘种与普通小麦高代品系有交叉.此外,本文亦对小麦近缘种的醇溶蛋白分布规律及其在品质育种中的应用潜力进行了讨论.     

硬粒小麦和野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基的遗传多样性

为了解硬粒小麦和野生二粒小麦的高分子量谷蛋白亚基（HMWGS）组成及优质亚基的分布特点,并对其多样性进行分析,利用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDSPAGE）对32份硬粒小麦和75份野生二粒小麦共107份材料的HMWGS组成进行了分析。结果表明,Glu1位点共有27种等位基因,其中GluA1位点4种,GluB1位点23种;亚基null和6+8在各自的位点上出现频率最高,分别达到38.84％和16.82％;其亚基组成类型共有47种,主要为1/6+8,频率达7.48％;同时筛选出33份含有1、2*、13+16、14+15、17+18等优质亚基的材料,可作为优质基因源。多样性分析结果表明,在GluA1和GluB1位点以及HMWGS组成上,野生二粒小麦的多样性都大于硬粒小麦。另外,在材料GW2、GW4中发现未命名的新亚基。     

圆锥小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

为了寻找新的基因资源，为小麦品质改良提供基础材料，应用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法，对中国西部和北部地区123份圆锥小麦材料高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成进行了分析，共检测到15种HMW—GS组合类型。14个等位变异中有5种类型即Glu-Al-Ⅰ、Glu-B1-Ⅰ、Glu-B1-Ⅱ、Glu-B1-Ⅲ、Glu-B1-Ⅳ在普通小麦中不常见。类似于17 18亚基组合的Glu-B1-Ⅲ分布频率高达到63．40％，亚基2^*出现的频率远远高于普通小麦，另外发现一份含有编码与小麦抗病性关系密切的21亚基的材料可应用于小麦抗病育种中。分析结果表明，圆锥小麦的HMW—GS共有丰富的多态性和亚基组合类型，优质亚基分布频率高，是小麦育种的宝贵基因资源。     

普通小麦F1代籽粒高分子量谷蛋白亚基的遗传表现

为给小麦品质改良提供依据,采用SDS-PAGE方法,以来自国内外的6个小麦品种（系）为材料,分析了15个杂交组合F1代高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）的遗传表现。结果表明：①HMW-GS在F1代的遗传具有剂量效应,即部分正反交组合F1代籽粒中同一亚基带的颜色深浅不同,来自母本的亚基带比来自父本的亚基带颜色深,说明来自母本的亚基比来自父本的亚基含量高;②2个国内与国内品种间的杂交组合及2个国外与国外品种间的杂交组合,其F1代HMW-GS均表现为完全共显性,11个国内和国外品种间的杂交组合,有4个组合的F1代出现了HMW-GS的不完全表达,缺失率占11个组合总数的36％。     

Genetic Transformation of a High Molecular Weight Glutenin (Glu-1Dx5) to Rice cv. Fatmawati

Abstract

In order to improve rice dough functionality, we co-transformed the Glu-1Dx5 gene encoding a high molecular weight (HMW) glutenin subunit Dx5 from bread wheat, Triticum aestivum L. and either bar gene conferring resistance to herbicide bialaphos or hpt gene conferring resistance to hygromycin B to rice callus cells of cv. Fatmawati. We molecularly characterized 9 plants regenerated from bialaphos-containing medium and 63 plants from hygromycin-containing medium. The Glu-1Dx5 gene was detected by PCR analysis in 15 transgenic T₀ plants. Further analysis of T₁ and T₂ plants revealed that some transgenic plants carried the Glu-1Dx5 gene. Analysis of the endosperm extracts of T₂ plants by SDS-PAGE revealed the existence of a protein similar in size to the wheat Glu-1Dx5 gene product, suggesting successful expression of the transgene. These plants will be incorporated into breeding program for further assessment of their benefits.     

小麦高分子量谷蛋白亚基1Dx5基因在大肠杆菌中的表达

为了给小麦优质亚基研究奠定基础,将高分子量谷蛋白亚基1Dx5基因的核苷酸序列与载体pRSET A重组,将构建好的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)pLysS菌株,通过IPTG使其得到了成功表达.大肠杆菌中表达的1Dx5亚基在SDS-PAGE上与小麦品种钱尼中的1Dx5亚基具有相似的迁移率.用Western blot技术成功检测到了目的基因产物.通过改变IPTG浓度、诱导时间、培养基成分及初始菌液浓度研究了最适表达条件.结果表明,最适表达条件为:LB培养基,菌液初始浓度(OD600)0.4～0.6,IPTG浓度0.4mmol/L,诱导时间为3～5 h.