小麦返白系返白期间的蛋白质组分变化及其返白机制研究

小麦返白系是研究小麦新矮源1号时发现的自然突变系,其特点是春季发生阶段性叶片白化,后又复绿,4月中旬后植株恢复正常,白化叶片达2～3片,复绿过程中长出新生绿叶,幼嫩白化叶片亦可复绿,返白系自发现以来受到多方重视并进行了多方面研究,结果表明:返白特性是母系遗传,白化的直接原因是叶绿素合成受阻.返白系返白期间蛋白质含量变化很大,随返白可溶性蛋白水解酶活性升高,在复绿过程中趋势又相反.返白特性的表达受外界环境(光,温,水等)影响,尤其以温度影响最大,没有低温就没有返白.鉴于以上研究,本文利用SDS-PAGE及IEF,SDS-PAGE双向电泳对返白系近白期间的叶片可溶性蛋白进行了分析,探讨返白系返白期间的蛋白质组分变化与返白的关系.     

小麦光敏色素基因TaPhyB3的克隆和表达分析

从小麦品种中国春中克隆了编码光敏色素基因B的脱辅基蛋白,将其定位于4D染色体的长臂上,并命名为TaPhyB3。TaPhyB3的开放阅读框为3501bp,编码一个128kD、具有1165个氨基酸的蛋白质。它与水稻、玉米和拟南芥在氨基酸水平上的一致性分别为93%、90%和73%。对不同光线处理7d小麦植株表达的分析表明,TaPhyB3在黑暗中表达最低、在白光下的表达水平最高,在远红光、红光、蓝光和白光下的表达水平分别是黑暗中的2.2、7.7、7.4和37.3倍。组织特异性表达分析表明,TaPhyB3在小麦幼苗所有组织中都表达,叶片中的表达水平是根的11.4倍。推测TaPhyB3的表达水平与小麦的光形态建成的程度呈正相关。     

小麦类钙调素TaCML79基因的克隆和表达分析

为了研究小麦类钙调素基因的功能和在植物逆境响应中的分子机制,以电子克隆结合RT-PCR的方法,在小麦中克隆到一个类钙调素基因TaCML79。该基因的开放阅读框长度为588bp,编码的蛋白长度为195个氨基酸,推测的分子量为20.45kDa,等电点为4.6,属于酸性蛋白,具有2个典型的和一个不完整的EF-hand结构域。多序列比对和系统进化树分析表明,TaCML79与野生稻的ObCML35和水稻的OsCML10亲缘关系较近,相似性分别为84.6%和86.8%。该基因的表达在根和地上部分受到热激、NaCl、渗透和冷胁迫的诱导或抑制,初步推断该基因可能与植物抗逆有密切的关系。     

小麦类钙调素TaCML8-A基因的克隆和表达分析

为挖掘小麦抗逆基因,研究类钙调素基因在植物抗逆反应的分子机制,利用电子克隆结合RT-PCR的方法克隆小麦类钙调素基因TaCML8-A.生物信息学分析显示,该基因的CDS区全长为519 bp,编码172个氨基酸,包含PTZ00184和FRQ1超家族,含有4个EF-hand结构域,其中包含4个钙离子结合位点;编码蛋白质分子...     

小麦AGPase胞质型大亚基基因的克隆与表达分析

从大粒型小麦品种豫教2号中克隆出调控小麦ADPG焦磷酸化酶(AGPase)胞质型大亚基基因(LSU I)cDNA全长。在花后15 d的小麦植株中, 通过半定量PCR法, 发现LSU I基因在叶、籽粒、叶鞘和颖壳中表达量较高, 但在根和茎中表达量较低, 表明在绿色光合功能器官和淀粉合成器官中, LSU I基因量表达较高。比较了LSU I基因在千粒重不同的豫教2号和兰考矮早八两小麦品种籽粒发育过程中的表达差异后, 发现在籽粒形成期, LSU I基因在两品种籽粒内表达相似, 但在籽粒灌浆期和成熟期间, LSU I基因在千粒重较高的豫教2号内表达量明显高于千粒重较低的兰考矮早八, 这个表达差异与两品种间淀粉积累差异趋势相似, 表明LSU I基因的表达量可能与淀粉的积累量密切相关。     

小麦TaWRKY44基因的克隆、表达分析及功能鉴定

WRKY是植物特有的转录因子基因, 在植物对外界胁迫响应及生长发育的过程中发挥重要作用。本研究克隆了一个新的小麦WRKY转录因子基因TaWRKY44, 获得其全长cDNA, 其中开放阅读框长度为897 bp, 编码298个氨基酸。半定量RT-PCR的结果表明, TaWRKY44在叶片中表达水平较高, 并且受干旱和低温胁迫诱导表达。转基因功能分析结果表明, TaWRKY44的拟南芥超表达株系叶片变小, 叶柄缩短, 并且叶片细胞也明显小于野生型。另外, 转基因系对ABA、干旱和盐等胁迫处理的敏感性也高于野生型, 说明该基因可能作为一个转录抑制子参与逆境胁迫信号转导过程。     

干旱胁迫下不同抗旱性小麦BADH表达及甜菜碱含量的变化

根据已发表的几种植物的甜菜碱醛脱氢酶（BADH）基因的AA同源保守区设计了1对简并引物,通过RT-PCR方法从小麦叶片中扩增出BADH cDNA的中间序列,共723 bp,编码240个氨基酸。Northern杂交表明,扬花期遭受轻度水分胁迫时,抗旱性较强（旱丰9703）与抗旱性较弱（山农215953）的2小麦品种叶片中BADH基因的表达没有明显差异;灌     

含CBS结构域的小麦TaCDCP1基因的克隆及其表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术,在本实验室前期构建的非亲和互作的SSH文库基础上,从条锈菌侵染的小麦水原11叶片中首次分离出一个含CBS结构域蛋白的基因,暂命名为TaCDCP1(Triticum aestivum CBS domain containing protein 1)。TaCDCP1包含一个完整的654 bp的开放阅读框,编码217个氨基酸。推测该基因拟编码的蛋白具有2个CBS保守结构域,不含跨膜区且无信号肽,定位在叶绿体基质内;经过同源比对,小麦TaCDCP1氨基酸序列与大麦、水稻和玉米等的同源序列的相似性较高;该基因表达量在小麦叶中显著高于在根和茎中;在小麦与条锈菌的非亲和、亲和组合中,TaCDCP1基因均受到条锈菌诱导,分别在接种后18 h和96 h达到表达高峰,非亲和组合表达量在侵染前期(接种后18~48 h)高于亲和组合,而在侵染后期(接种后96~120 h)低于亲和组合;外源植物激素脱落酸诱导该基因上调表达,苄基腺嘌呤,乙烯,赤霉素,茉莉酸甲酯和水杨酸处理后其表达量在不同程度上受到抑制;TaCDCP1在低温和干旱条件下表达量上升,在机械伤害和高盐处理下表达量无明显差异。表明TaCDCP1可能通过脱落酸等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应,同时参与低温和干旱环境下的信号转导途径。这些结果对于明确CBS结构域的功能以及CBS结构域蛋白尤其是TaCDCP1在小麦与条锈菌互作中的作用奠定了基础。     

小麦NPR1-like基因的克隆及赤霉菌诱导下的表达分析

AtNPR1是拟南芥系统获得性抗病反应中的关键基因,对拟南芥的广谱抗性起重要调控作用。从赤霉菌诱导的小麦抗、感赤霉病近等基因系RNA差异表达谱中获得3个与AtNPR1类似的EST片段,据此检索相应序列信息并设计引物,采用RT-PCR方法从小麦中克隆得到3个cDNA全长序列,分别命名为TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3,其开放阅读框分别编码580、607和601个氨基酸残基。序列分析表明,这3个小麦NPR1-like蛋白都含有保守的BTB/POZ、ANK和NPR1_like_C结构域及功能氨基酸,但仅TaNPR1具有2个对NPR1寡聚体形成十分必要的保守半胱氨酸残基。蛋白质聚类分析表明,TaNPR1与TaNPR2和TaNPR3的同源性均较低,其中TaNPR1与NPR1蛋白聚为一类,而TaNPR2和TaNPR3均与NPR1同源蛋白聚为一类。荧光定量PCR分析结果显示,TaNPR1、TaNPR2和TaNPR3基因都可被植物抗病相关信号分子水杨酸和茉莉酸甲酯诱导。与感病材料Apogee相比,抗病近等基因系Apogee73S2中TaNPR1和TaNPR3能够更早地响应赤霉菌的诱导并显著上调表达;而TaNPR2在感、抗材料中对赤霉菌侵染的响应都较为缓慢且变化不明显。这些结果表明,TaNPR1和TaNPR3可能在小麦对赤霉菌的防御反应中起重要作用。     

小麦幼苗水分胁迫应答基因表达谱分析

利用抑制差减杂交技术,分别构建小麦幼苗在水分胁迫1 h、6 h、12 h、24 h和48 h条件下的cDNA文库,得到6 733条EST序列。通过对这些序列的组装、比对、注释和分类,初步构建了小麦不同水分胁迫条件下的应答基因表达谱,发现水分胁迫应答基因表达的时间特性及4种表达模式。在648个已知功能注释的uni-gene中,6.17%属转录因子类基因,2.16%为蛋白磷酸酶类基因,4.01%是蛋白激酶类基因,19.90%为避免损伤和修复蛋白类基因,2.0%为大分子保护因子类基因,9.11%为膜蛋白类基因,这些基因可能是抗旱相关的重要基因。     

小麦耐热性状鉴定及相关性状QTL研究进展

小麦是全球最重要的粮食作物之一,高温特别是开花期和灌浆期的高温胁迫严重影响小麦的产量和品质,鉴定、筛选小麦耐热种质资源,开展小麦耐热性分子育种是解决小麦耐热性的根本途径。本文分别综述了小麦耐热性状鉴定指标,目前鉴定出的小麦耐热分子标记以及潜在有育种应用价值的耐热分子标记,分析指出了与小麦耐热性密切相关的四个染色体区域,探讨了小麦小麦耐热性QTL鉴定中存在的问题。     

小麦耐盐相关基因TaSTK的克隆

利用RACE方法,从小麦耐盐突变体RH8706-49中扩增获得小麦丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Triticum aestivum serine-threonine protein kinase）基因TaSTK的全长cDNA序列,含1 958 bp,其中开放阅读框1 431 bp,编码476个氨基酸。其编码区基因组DNA全长为4 095 bp,含5个外显子。该基因的全长cDNA序列及基因组序列均已提交GenBank数据库（登录号：DQ103756和DQ341377）。经过NCBI比对发现该基因的氨基酸序列与丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶、蛋白激酶都具有较高的同源性。Northern杂交检测表明,TaSTK在小麦中属于盐诱导增强型基因,并且在耐盐材料RH8706-49中诱导增强程度高于敏盐材料H8706-34。TaSTK的杂交信号非常弱,表明TaSTK在小麦幼苗的叶片组织中属于低表达的基因类型。     

Physiology of Drought Tolerance in Wheat (Triticum aestivum L.)

Correlation between lysine, tryptophan and prolamine contents during maturation of the maize kernel
Changes in the contents of total nitrogen, prolamine, tryptophan and protein bound lysine, and the relative nutritive quality of proteins were studied during the maturation of three normal maize varieties, grown under the same topographical and agrotechnical conditions, in two successive crop years.
Total nitrogen was determined according to Kjeldahl's method, prolamine by the turbidity test, lysine by Carpenter's method and tryptophan was assessed fluorometrically.
A significant decrease (p = 0.01) in total nitrogen, tryptophan and bound lysine content in the dry grain matter was found in the late milk and early dough ripeness stages of the maize kernel. Parallel with the decrease in these components, the relative nutritive quality of proteins also decreased during maturation. Prolamine, which was present in the early milk stage in low quantities, increased significantly (p = 0.01) with kernel maturity, reaching the highest level in the early dough ripeness stage. During further kernel maturation no significant changes in the components studied were observed. The correlation coefficients between the contents of prolamine and total nitrogen, lysine and tryptophan, during the ripening of maize kernel were highly significant (p = 0.001): -0.891, -0.938, -0.856, respectively in the first crop year and –0.844, -0.833, -0.867, respectively in the second crop year.     

小麦Cyp450基因的电子克隆与生物信息学分析

为获得对小麦Cyp450基因及其编码蛋白质的理化性质与结构特性等,利用电子克隆方法克隆了一个新的小麦Cyp450基因,并对其编码的蛋白质进行了生物信息学分析。结果表明,该基因全长2155 bp,编码511个氨基酸;该蛋白序列的N端存在一个显著信号肽序列,属于CypX超家族,该蛋白定位于细胞质中,属于分泌途径中的信号肽蛋白,含有多个不同的磷酸化位点;二级结构以α螺旋（占48.14%）和无规则卷曲为主（占33.86%）,存在5个不稳定区,在85-511位处形成一个较大的球形蛋白域。该蛋白与大麦、二穗短柄草、水稻和高粱的同源Cyp450蛋白相似性较高,进化距离较近。获得了一个新的小麦细胞色素P450基因,并分析了其编码蛋白质的序列特性,为进一步实验克隆和研究其功能提供了理论基础。     

小麦株高近等基因系的RAPD标记研究

采用RAPD技术, 以4个小麦株高近等基因系(分别含有rht、 Rht1、 Rht2、 Rht3基因)为材料, 筛选了296个单一随机引物(10个核苷酸)。 发现25个引物的扩增产物在近等基因 系间表现出特异性。 在6次重复试验中, 有18个引物的特异扩增片段不能重复, 6个引物 可以重复2～3次, 唯有OPAM01在全部试验中均能稳定重复, 其特异扩增     

Preliminary Diallel Analysis of Anther Culture Response in Wheat (Triticum aestivum L.)

A four-parent complete dialleld mating-set of three Triticum aestivum L. cultivars ‘Edwall’, ‘Chris’ and ‘Spillman’, and an alloplasmic line of ‘Selkirk’ in Aegilops variabilis Eig. cytoplasm was used. Genetic components among total variation for callus induction, green plant percentage and green plant yield werr 92%, 80% and 77%, respectively, but lower (36%) for plant regeneration. General combining ability (GCA) variance components and narrow-sense heritabilities estimated for callus induction, green plant pereentnge and green plant yield were 74%, 66%, and 53%, and 0.68, 0.54 and 0.43. respectively. Specific combining ability (SCA) variancw was calculated as 85%) of total genctie variation for plant regeneration. Significant reciprocal effects for callus induction. green plant percentage and green plant yield were observed.     

小麦株高近等基因系的RAPD标记研究

采用ＲＡＰＤ技术,以４个小麦株市基因近等基因系（分别含有rht、Ｒht1、Rht2、Rht3)为材料,对２９６个单一随机引物（１０个核苷酸）进行了筛选。发现２５个引我的扩增产物的近等基因系间表现出特异性,在６次重复试验中,有１８个引物的特异护增片段不能重复,６个引物可以重复２－３资,唯有ＯＰＡＭ０１在全部试验中均能稳定重复,其特异扩增版段ＯＰＡＭ０１１８６０可以作为rht基因的ＲＡＰＤ标记。     

小麦新品种“川农16”低分子量谷蛋白亚基新基因的分子克隆

采用PCR方法从小麦（Triticum aestivum L.）新品种“川农16”中克隆得到一个低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）新基因LMWCN16-2（GenBank No.AY296753）。该基因具有LMW-GS基因的典型结构特征，编码区全长906 bp，编码301个氨基酸。推导氨基酸序列比较显示，LMWCN16-2与已报道的LMW-GS基因，尤其是Glu-A3位点编码的基因序列有很     

小麦(Triticum aestivum)蔗糖关键合成酶基因TaSPP2克隆与结构分析

磷酸蔗糖磷酸化酶(sucrose phosphate phosphatase,SPP)是蔗糖合成最后步骤的关键酶,在参与小麦(Triticum aestivum)蔗糖代谢转运和籽粒灌浆中起重要作用。为了在基因组DNA水平上揭示小麦SPP酶基因的结构特征,预测该基因所编码蛋白特性,本研究通过克隆小麦SPP酶全长基因,利用生物信息学方法,从基因结构、理化特性、进化关系、亚细胞定位、跨膜结构和二级结构等方面对该基因进行了预测和分析。结果表明:通过克隆、测序和拼接,获得小麦磷酸蔗糖磷酸化酶基因(TaSPP2),该基因全长2865 bp,包含8个外显子区和7个内含子区,被定位在小麦D基因组上。TaSPP2与粗山羊草(Aegilops tauschii)亲缘关系最近。该基因编码的蛋白分子量为47.19 kD,等电点为6.04,含有38处磷酸化位点,不含跨膜区,属于非分泌型亲水胞内蛋白。二级结构以无规则卷曲为主(45.02%),其次是α-螺旋占和延长链,无β-转角。本研究结果将为进一步验证和解析小麦TaSPP2基因的功能提供理论依据。