高赖氨酸蛋白基因导入小麦的研究

为了培育高赖氨酸含量的小麦新材料,利用基因枪转化法将辣椒高赖氨酸蛋白Cflr基因导入到小麦品种扬麦16中,轰击了2 500枚小麦幼胚,获得抗除草剂Basta的再生植株176株(遗传转化采用的筛选标记基因为bar基因),经PCR鉴定Cflr基因阳性的转基因植株为23株.T1代幼苗喷洒130 mg·L-1的Basra溶液进行除草剂抗性鉴定,发现T1代幼苗的除草剂抗性出现了分离.PCR-Southern杂交进一步证明外源高赖氨酸蛋白基因Cflr基因已经整合到小麦的基因组中.通过种子赖氨酸含量和总蛋白质含量的测定,发现75.00％的转基因株系的赖氨酸含量高于受体扬麦16,77.78％的转基因株系的蛋白质含量高于受体扬麦16.本试验获得了一批赖氨酸含量提高的小麦转基因株系,这些高赖氨酸含量的转基因株系可进一步用于小麦高赖氨酸分子育种研究.     

小麦籽粒蛋白含量相关基因NAM新等位变异的挖掘

NAM基因是NAC基因家族的成员之一,该基因能加速植株叶片衰老,增加籽粒蛋白质积累,并促进锌、铁等微量元素吸收。为选育高蛋白和高微量元素含量的小麦品种,用NAM共显性标记Xuhw89对858份小麦材料进行了筛选,并进一步扩增全长序列。结果表明,有3个栽培二粒小麦含有功能性NAM基因,其中,F37与F40来源的NAM基因分别与已公布的TaNAC2基因和TtNAM-A1基因(GenBank登录号分别为HQ872050和DQ869672)相同;F34来源的NAM基因(命名为TdNAM,GenBank登录号为KU529317)与已公布的TtNAM-B2基因(GenBank登录号为DQ869676)相似度最高,共有5处核苷酸差异,1处发生在内含子,另外4处发生在外显子区,导致了3个氨基酸残基的变化,预测分析发现这种差异不会对蛋白功能产生影响。因此,本研究筛选获得的NAM基因新等位变异可为进一步选育高蛋白、高微量元素含量的小麦品种提供材料和基因资源。     

改善小麦籽粒蛋白质含量和类型的遗传观点(续完)

导言小麦染色体的组成籽粒内遗传系统的操作(以上内容载于本刊1985年第6期第5-8页)籽粒外基因的作用或许所有对小麦经济性状有影响的基因,对籽粒蛋白质的水平都有直接或间接的作用.因此发现蛋白质含量的控制是多基因的,发现     

四倍体小麦单株籽粒蛋白质、铁及锌的产量QTL定位与分析

为了给普通栽培小麦蛋白质和Fe、Zn营养的改良提供参考依据,将来自欧洲的四倍体小麦栽培品种 Langdon 与源于以色列Gitit的野生二粒小麦G18-16杂交重组自交系F6 代的152个家系种植于以色列希伯来大学不同年份的3个干旱和湿润环境（2005年干旱与湿润环境以及2007年湿润环境）下,并进行籽粒蛋白质、Fe和Zn单株产量的数量性状基因位点(QTL)分析。结果发现全部家系在3个不同环境下这三个性状均表现出宽广的遗传差异,共有22个籽粒蛋白质、Fe和Zn单株产量的QTL被分别定位在9条染色体上,LOD值为3.1～15.9,贡献率为2.3%～18%,8个QTL受到环境的影响。仅分布于2A和4A染色体上的籽粒Fe单株产量的QTL存在基因上位性影响。     

小麦种子氨基酸的评价

小麦的营养品质主要是指蛋白质含量和氨基酸组成的平衡程度，其中必需氨基酸含量是决定小麦营养品质的关键。小麦中含有各种必需氨基酸，但由于小麦中赖氨酸、苏氨酸和异亮氨酸含量较低，导致氨基酸组成不平衡，成为小麦的限制性氨基酸。小麦种子氨基酸含量不仅与品种有关，而且与栽培环境有关，蛋白质含量高的品种氨基酸含量高。施氮量和不同的施氮方式对小麦氨基酸含量均有影响，其中谷氨酸、脯氨酸和苯丙氨酸受影响较大。     

小麦种子氨基酸的评价

小麦的营养品质主要是指蛋白质含量和氨基酸组成的平衡程度，其中必需氨基酸含量是决定小麦营养品质的关键。小麦中含有各种必需氨基酸，但由于小麦中赖氨酸、苏氨酸和异亮氨酸含量较低，导致氨基酸组成不平衡，成为小麦的限制性氨基酸．小麦种子氨基酸含量不仅与品种有关，而且与栽培环境有关，蛋白质含量高的品种氨基酸含量高．施氮量和不同的施氮方式对小麦氨基酸含量均有影响，其中谷氨酸、脯氨酸和苯丙氨酸受影响较大。     

长江上游小麦新品种(系)品质分析

为了解长江上游冬麦区小麦品种的品质现状及其基因型,以2012-2018年长江上游国家级品种试验109个小麦品种(系)在试验中的品质数据为基础,分析了品种(系)的籽粒分级、品质分析样品的混合点率、粗蛋白质含量、湿面筋含量、吸水量和稳定时间等性状;利用KASP标记检测了这些品种(系)的部分高、低分子量谷蛋白亚基、穗发芽抗性基因、粒重及籽粒大小基因、籽粒硬度基因和小麦-黑麦1BL·1RS易位等20个位点的基因型。发现穗发芽抗性差、蛋白质数量和质量指标不均衡是影响长江上游小麦品质的主要因素,该麦区的品质改良应以提高品种穗发芽抗性和改良稳定时间为主要目标;这些品种(系)在20个位点基因型的差别不足以解释其品质的差异。     

美国培育出高蛋白的基因小麦

美国农业部研究中心培育出一种ＡＲＳ高蛋白转基因小麦 ,这种小麦的蛋白质含量高达 49%～ 5 2 % ,平均在 5 0 %以上。用该小麦的面粉直接制作面包、蛋糕等糕点面食品 ,均不用再添加鸡蛋等蛋白质辅料 ,就能达到松软可口又富含蛋白质的营养要求。据称 ,调节这种蛋白基因开关 ,还可以生产出一系列蛋白质含量不同的基因小麦美国培育出高蛋白的基因小麦     

不同蛋白质含量类型小麦的茎型指标分析

为给优质高产小麦的育种和栽培建立茎型指标体系,2002～2003年度和2003～2004年度分别以不同蛋白质含量类型的小麦品种(系)71个和94个为供试材料,测定了株高、各节间长度、籽粒蛋白质含量和产量,研究了不同蛋白质含量类型小麦的株高和各节间长度等茎部性状的差异及其与产量的关系.结果表明,高蛋白质含量类品种的株高、倒2节间长和倒3节间长显著大于低蛋白质含量类型品种;高蛋白高产类型小麦的适宜株高、穗下节间长、倒2节间长和倒3节间长分别为85～107 cm、27 cm 以上、23 cm左右和14 cm左右,在适宜范围内以各项值稍大较为理想;低蛋白质含量、高产类型的品种则分别为85 cm以下、30 cm 以下、18.5 cm左右和12 cm左右,在适宜范围内各项值以稍小较为理想.     

小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累及其关键酶活性的研究

为明确小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累的演进规律,以二倍体野生一粒小麦(T. boeoticum)、栽培一粒小麦(T.monococcum)、节节麦(Ae.tauschii)和黑麦(S.cereale),四倍体野生二粒小麦(T.dicoccoides)、栽培二粒小麦(T.dicoccum)和硬粒小麦(T.durum),六倍体普通小麦(T. aestivum)扬麦9号、豫麦34和扬麦158为材料,采用盆栽试验研究了小麦不同近缘种籽粒蛋白质积累的动态变化及相关酶活性的差异.结果表明,与六倍体普通小麦相比,二倍体和四倍体材料籽粒产量和蛋白质产量低,但蛋白质含量高,其灌浆初期氮代谢能力比较强,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性较高,蛋白质积累速度快;除黑麦外,其他二倍体和四倍体材料蛋白质合成关键酶活性下降早而快,在灌浆中后期低于普通小麦,蛋白质积累的功能期较短.因此,普通小麦灌浆后期较高的氮代谢酶活性和较长的持续期是提高籽粒产量和蛋白质合成的重要生理原因.     

青稞B-hordein基因对小麦面粉加工特性的影响

B组醇溶蛋白是大麦的主要贮藏蛋白之一,其组成及含量与大麦的营养品质和加工品质密切相关。为探究大麦B组醇溶蛋白对小麦面粉加工特性的影响,以转青稞B-hordein基因的小麦转基因高代株系(T4、T5代)及其受体品种龙麦30为材料,分别对转B-hordein基因小麦高代株系及龙麦30进行分子检测、农艺性状测量、近红外分析和粉质分析。结果表明,转B-hordein基因小麦高代植株均为阳性植株;在农艺性状方面,转B-hordein基因小麦与龙麦30无显著差异;在品质方面,转B-hordein基因小麦的蛋白质含量、湿面筋含量的平均值均极显著高于龙麦30;粉质分析结果也表明转B-hordein基因小麦的粉质参数优于龙麦30。由此推测,B-hordein基因的成功转化能够改善小麦的面粉加工特性。     

小麦-冰草异源衍生系籽粒蛋白质特性分析

为了研究小麦-冰草异源衍生系的蛋白质品质性状,以大面积推广的6个小麦品种为对照,采用国际(ICC)标准和常规分析方法,对16个小麦-冰草异源衍生系的蛋白质组分、湿面筋含量、SDS沉淀值、谷蛋白溶涨指数(SIG)以及高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成等蛋白质品质特性进行了系统分析.结果表明,小麦-冰草异源衍生系平均蛋白质含量为11.60%,略高于对照品种的平均值(11.31%);蛋白质组分中,清蛋白、谷蛋白的平均含量分别为26.02%和44.15%,略高于对照品种,球蛋白、醇溶蛋白的平均含量分别为5.96%和24.30%,略低于对照品种;湿面筋含量、SIG的平均值显著高于对照品种;SDS沉淀值的平均值略高于对照品种;HMW-GS电泳分析显示,含有7 8优质亚基、亚基总评分为8分的小麦-冰草异源衍生系占81.25%.16个衍生系中,1-1-7、10-36、10-78、20-1-1-2和20-1-1-2-4的蛋白质含量、湿面筋含量、SDS沉淀值、SIG值均高于对照品种的平均值,HMW-GS组成均为1/7 8/2 12,可作为小麦优质蛋白质基因的供体.     

增加小麦籽粒赖氨酸含量的可能性

据一些研究证明,产量与籽粒蛋白质含量之间,籽粒蛋白质与氨基酸成分之间均存在着负相关关系。但是,Sholz(1976)等用高蛋白质突变体与不同品种杂交其结果表明,这种杂交往往可使后者具有像高蛋白质含量和蛋白质组成很好的供体的某些优点。我们的任务是利用诱变因子培育赖氨酸含量较高的小麦类型     

四倍体小麦籽粒多组分营养物质含量的QTL定位及相关性分析

为了寻找改良普通栽培小麦营养物质含量的基因资源,以野生二粒小麦G18-16和硬粒小麦Langdon杂交所构建的重组自交系F6代群体为研究材料,种植于黔中地区并对该群体籽粒可溶性蛋白质、总类黄酮、总酚、植酸和黄色素5个营养性状含量进行测定。共检测到6个相关的QTLs,分别分布在染色体2A、3A、4A、6B和7A上。除小麦籽粒总酚性状外,其余四个性状均呈正态分布。网络相关性分析表明,所有营养性状与农艺性状间均呈显著负相关,仅黄色素与农艺性状无显著相关性。主成分分析(Principal component analysis,PCA)也显示总酚和黄色素与其他营养性状有显著差异,并且是造成群体分布差异最主要的因素。因此,小麦总酚和黄色素性状在其生理代谢中可能存在特殊性。另外,PCA还筛选出2组在5个营养性状上存在显著差异的基因池家系各4株,为回交和精细定位提供了较可靠的研究材料。     

安徽省小麦产业体系展示品种HMW-GS组分及GMP的研究

为了解安徽省淮北及黄淮麦区的小麦加工品质,以52个安徽省小麦产业体系展示品种为材料,分析了供试小麦品种HMW-GS的组成和分布、谷蛋白聚合体(GMP)含量、小麦蛋白质含量、Zeleny沉降值及湿面筋含量。结果表明,52个供试小麦品种的HMW-GS变异类型众多,共发现13种变异类型,包含6种优质亚基类型;共出现了21种HMW-GS组合。按照GMP、蛋白质、湿面筋含量及Zeleny沉降值可将52个供试品种分为4类。供试品种的品质评分介于4~10分之间,平均7.4分。基因位点Glu-A1含有1亚基的品种,GMP含量高于含有Null亚基的品种。     

伊斯帕汗小麦NAM-B1基因序列与蛋白质含量变异的分析

野生二粒小麦(Triticum dicoccoides Krn.,AABB,2n=4x=28)NAM-B1基因的表达可以加速植株衰老,促进叶片营养向籽粒转移,提高籽粒蛋白质、铁、锌等物质含量。本研究采用同源克隆方法从6份伊斯帕汗小麦(T.ispahanicum Heslot,AABB,2n=4x=28)中克隆得到5个NAM-B1基因。它们具有典型的NAM基因核苷酸结构特点,均含有3个外显子和2个内含子。与已报道的NAM-B1基因比对分析发现,居群PI330548中的NAM-B1基因因核苷酸序列上第11位点T的插入而引起移码突变,具有无功能型基因的结构特征,其他4个则具有功能类型基因的结构特征。4个功能类型NAM-B1基因的推导氨基酸序列一致性高达99.7%,它们之间仅有5个氨基酸的变异。供试的6份伊斯帕汗小麦之间籽粒蛋白质含量(GPC)存在显著差异。与高GPC材料PI346782相比,低GPC材料PI572904的NAM-B1基因编码氨基酸序列中存在2个位点的变异,分别为NAC域内的C亚区第88位Q→R和TAR区域第364位P→R的替换。推测伊斯帕汗小麦GPC的变异与其NAM-B1基因的这些突变存在一定关系。     

弱筋小麦品种蛋白质含量的遗传分析

为给弱筋小麦蛋白质含量的改良提供依据,以7个弱筋小麦品种双列杂交的F1及其亲本为材料,研究了弱筋小麦蛋白质含量的遗传规律.结果表明,在7个小麦品种中,宁麦9号蛋白质含量的一般配合力最高,能极显著地降低杂种后代的蛋白质含量.小麦蛋白质含量的遗传符合加性-显性模型,同时受加性和显性效应的作用,显性程度为完全显性到超显性.控制蛋白质含量的增效等位基因为隐性,增减效等位基因频率在亲本中的分配无明显差异.宁麦13和宁麦9号控制蛋白质含量遗传的显性基因最多,蛋白质含量可能受2～3对主效基因的控制,狭义遗传力中等.     

用常规遗传育种技术改良小麦蛋白质

1954年以来,美国农部农业研究服务署(以下简称ARS)和内布拉斯加大学(以下简称Nebr)合作,进行了用常规遗传育种方法改进小麦蛋白质的研究.本文总结了该研中的关键发现.蛋白质含量ARS-Nebr协作组系统分柝了"ARS世界小麦搜集中心"的大多数小麦材料,以确定蛋白质和赖氨酸变异的幅度(Vogel等,1973).在12,600份材料中,籽粒蛋白质含量的总变异超过15%,变幅7-22%.随后用中选材料所作的分析和遗传研究证明了籽粒蛋白     

稻麦套种对小麦花后地上部游离氨基酸含量及籽粒品质的影响

采用稻麦套种与传统条播两种栽培方式系统比较的方法,研究了稻麦套种对优质中筋小麦扬麦10号和弱筋小麦宁麦9号花后叶、茎鞘、颖壳、穗轴、籽粒游离氨基酸和蛋白质含量以及籽粒品质的影响。结果表明,稻麦套种对不同类型小麦花后地上部各器官游离氨基酸含量和籽粒蛋白质含量及其他品质指标有显著影响。与条播栽培方式相比,稻麦套种小麦花后地上部器官的游离氨基酸含量和籽粒蛋白质、湿面筋含量等主要品质指标均较低,二者差异显著。在同一栽培方式下,弱筋小麦宁麦9号各器官游离氨基酸含量显著低于中筋小麦扬麦10号。套种方式有利于弱筋小麦品质的形成,此栽培方式下宁麦9号各项品质指标均达到国家标准,但中筋小麦扬麦10号的部分品质指标下降。     

四倍体小麦Langdon HMT1基因的克隆及原核表达

硒是人类不可缺少的重要微量元素之一,人类必须补充足够的硒才能保证身体健康。同型半胱氨酸甲基转移酶(homocysteine-S-methyltransferase,HMT)基因与植物富硒关键酶硒代半胱氨酸甲基转移酶(selenocysteine methyltransferase,SMT)基因同源。为了发掘并利用麦类作物中的富硒关键酶基因,基于NCBI已公布的节节麦(Aegilops tauschii Coss.)同型半胱氨酸甲基转移酶1基因(AetHMT1)的序列设计HMT1基因的特异性引物H1-F/H1-R,克隆四倍体小麦Langdon HMT1的开放阅读框(open reading frame,ORF)后进行序列分析,并通过原核表达验证该基因。结果表明,利用H1-F/H1-R从四倍体小麦Langdon(LDN)克隆出两条长度均为975bp的序列,分别命名为LDNHMT1-1和LDNHMT1-2。LDNHMT1-1、LDNHMT1-2与AetHMT1基因一样,均编码342个氨基酸,分子量大小分别为35.19kDa和35.18kDa。通过氨基酸序列比对和进化树分析发现,LDNHMT1-1、LDNHMT1-2与其他HMT、SMT有较高的相似性。构建原核表达载体,并通过SDS-PAGE鉴定,成功获得LDNHMT1-1、LDNHMT1-2的原核表达菌株,且原核表达的蛋白质与预测分子量大小一致。