陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析

针对γ-醇溶蛋白基因家族成员,设计了覆盖其启动子及全长编码区的3对特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了8条1000 bp左右的片段(GenBank登录号为GQ871770～GQ871777).该片段群包含典型醇溶蛋白亚基的完整编码序列,并在重复区存在丰富的插入/缺失(InDel);推导的氨基酸序列显示,8个基因均具有γ-醇溶蛋白亚的典型结构特征,其中GQ871771为假基因,4条序列(GQ871770、GQ871772、GQ871776和GQ87177)具有9个半胱氨酸残基;启动子区序列分析表明,GQ871770、GQ871772、GQ871774和GQ871776在胚乳框存在6处SNP变异,其中两处变异发生于GCN4基序内,利用WebLogo3在线构建了储藏蛋白更具代表意义的30bp保守胚乳盒模式.进化分析证实克隆序列属于γ-醇溶蛋白基因家族成员.     

小麦NAC转录因子的基因克隆与序列分析

为了深入研究小麦中NAC家族转录因子基因,针对NAC基因家族成员,设计了覆盖其全长编码区的1对特异引物,从陕253小麦品种中克隆了2条大小分别为1 463、1 549 bp的片段,命名为TaNAC2、TaNAC4( GenBank登录号为HQ872050HQ872051)。序列分析表明,这2个序列包含典型NAC的完整编码序列,包括两个内含子,具有完整的开放阅读框;推导的氨基酸序列分别为383、405个,这2个基因在N端均具有NAC基因的典型DNA结合结构域,即 NAC结构域,且氨基酸序列在该结构域的 A、B、C、D、E 5个亚区高度保守,仅在C亚区出现一个氨基酸的差异LM,而且在CD区出现罕见的半胱氨酸变异,此发现对于小麦品质的研究非常重要。同时发现这 2个NAC类转录因子都不含有核定位信号（NLS）,但是有相关的转录调控功能区域。通过系统进化树分析,证实克隆序列属于NAC基因家族成员,并且发现的TaNAC4属于NAC转录因子家族的NAM亚组,TaNAC2属于NAC转录因子家族的CUC亚组。     

不同灌溉模式对陕西关中小麦产量的影响

[目的]筛选陕西关中节水高产的优良小麦品种,为良种良法配套提供依据。[方法]在适当晚播条件下,以陕西关中6个主栽品种为供试材料,设置不同灌水模式,采用2因素裂区设计,对不同小麦品种产量及产量性状进行研究,筛选出陕西关中节水高产的优良品种。[结果]灌水模式对不同品种产量性状的影响不同,在底墒水＋春2水模式下明显增加了成穗数。在底墒水条件下陕538平均产量为8.20 t/hm^2,显著高于其他5个品种,小偃22平均产量为7.60 t/hm^2,居第2位,但与其后4个品种的产量无显著差异。在春灌2水条件下,西农979平均产量为7.83 t/hm^2,显著高于其他5个品种。[结论]陕538和小偃22具有一定的抗旱节水高产特性;西农979属于高水肥的高产品种。     

簇毛麦新型HMW-GS的序列分析及加工品质效应鉴定

利用设计的HMW-GS特异引物,从簇毛麦TA10220中克隆到6条HMW-GS基因序列(1.0~1.7 kb, GenBank登录号为KF887414~KF887419),比普通小麦HMW-GS基因序列小,其中KF887414~KF887417为能正常表达的基因,KF887418和KF887419是编码区出现终止信号的假基因。综合推导氨基酸的序列分析以及基于编码蛋白全序列、N-端和C-端域的进化树分析,认为KF887414属于y型HMW-GS,KF887415~KF887419的氨基酸序列同时具有x和y型的结构特征。将具有完整编码区的4个基因在宿主菌Escherichia coli Rosetta-gami B(DE3)中经IPTG诱导表达,通过SDS-PAGE分析表达的蛋白质和种子提取的HMW-GS,经Western blot进一步检测表达产物,证明蛋白质表达成功。通过His-Trap HP柱纯化表达蛋白,回收产物经SDS-PAGE分析后,低温冷冻干燥备用。将冷冻干燥的回收产物加入中国春基础面粉中,利用微量掺粉试验通过测定粉质参数来鉴定簇毛麦来源的HMW-GS对面粉品质的影响,结果表明,簇毛麦来源的4个HMW-GS对于面粉加工品质具有显著的正向效应。     

荞麦属植物MAPK基因片段序列比较与进化关系研究

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是植物MAPK级联途径中的重要信号分子。为了研究荞麦属MAPK基因序列变异以及种间进化关系,对荞麦属8个野生种共25份材料的MAPK基因进行特征引物PCR扩增、测序和序列比较分析。结果发现,荞麦属植物种间MAPK基因PCR扩增片段序列较为保守,8个野生种共25份材料中多态位点为125个,不变位点为680个。其中,12份野生苦荞MAPK基因片段序列多态位点S仅为32个,说明荞麦属植物种内MAPK基因序列高度保守。聚类分析发现野生甜荞与左贡野荞被聚为一类。野生苦荞、毛野荞、大野荞、金荞麦、细柄野荞和硬枝万年荞被聚为一大类;其中,细柄野荞和硬枝万年荞被聚在一起,其次与金荞麦聚在一起;毛野荞与大野荞被聚在一起。研究结果可为荞麦属植物MAPK基因功能以及种间遗传多样性与进化关系研究提供理论依据。     

苦荞杂交后代主花序特征遗传变异研究

以小米荞为母本、晋荞2号为父本进行有性杂交,对群体F2、F3群体主花序二分叉花枝数和顶三花枝种子数进行了遗传变异分析和相关性分析。结果表明,苦荞杂交后代主花序二分叉花枝数广义遗传力、狭义遗传力平均值分别为0.690、0.314,主花序顶三花枝种子广义遗传力、狭义遗传力平均值分别为0.729、0.375。相比之下,主花序顶三花枝种子数遗传力大于主花序二分叉花枝数。主花序二分叉花枝数与主花序顶三花枝种子数呈微弱的负相关(-0.141**),可能是顶端优势相互制约的结果。F2主花序二分叉花枝数和主花序顶三花枝种子数与单株粒质量、单株粒数表型相关系数分别为0.317**和0.256**、0.344**和0.278**,F3表型相关系数为0.316**和0.272**、0.371**和0.516**。表明主花序二分叉花枝数和顶三花枝种子数均与单株粒数和单株粒质量呈极显著正相关。因此,在育种上应考虑选择主花序二分叉花枝数、顶三花枝种子数多的变异类型以提高产量。     

簇毛麦——用于小麦改良的一种野生植物

将小麦野生近缘属的有益性状基因导入普通小麦（Triticum aestivum）已成为目前小麦品种改良的重要而有效的途径之一。簇毛麦（Dasypyrum villosa）常被用作改良小麦的一种有效的基因资源,其具有耐寒、分蘖力强、生长繁茂、多小花、籽粒蛋白质含量高、耐盐抗旱和抗多种小麦主要病害等特性。本研究对簇毛麦染色体及其组型和带型、簇毛麦与小麦属的亲缘关系、簇毛麦与小麦属的杂交以及簇毛麦在普通小麦改良中的应用等方面的研究进展进行回顾总结,以期为更好地对簇毛麦的开发利用提供依据。     

小麦品种“陕253”低分子量谷蛋白亚基基因的克隆及原核表达

利用LMW-GS特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了1个1 498 bp的片段(GenBank登录号为FJ172533),该片段包含全长为912 bp的低分子量谷蛋白亚基的完整编码序列.经比较推导氨基酸序列的同源性,发现该基因属于Glu-D3位点编码低分子量谷蛋白亚基的基因,编码产物N-端具有LMW-m型低分子量谷蛋白亚基的典型特征,系统演化分析也支持这一结果.构建了该基因的表达载体pET32a-GluD3-S253,在宿主菌E. coll Rosetta-gami B(DE3)中经IPTG诱导表达融合蛋白.SDS-PAGE和Western blot检测表达产物,证实融合蛋白表达成功.     

小麦“陕253”低分子量谷蛋白基因的克隆与序列分析

为了挖掘和有效利用陕253中的优良基因,根据LMW-GS编码基因5′和3′端的保守序列设计引物,采用PCR方法以陕253的基因组DNA为模板进行扩增,分别回收并克隆到载体上,测序后得到11个新LMW-GS基因。GenBank登录号分别为GQ892576~GQ892580和GQ892583~GQ892588,其长度为903~1 081 bp。其中,GQ892576、GQ892585、GQ892586、GQ892587和GQ892588具有完整编码区,可分别编码305、351、298、351和307个氨基酸残基的成熟蛋白。而GQ892577、GQ892578、GQ892579、GQ892580、GQ892583和GQ892584由于在编码区内出现提前终止密码子,推测为假基因。推导的氨基酸序列结果显示:它们都具有LMW-m型低分子量谷蛋白亚基的典型结构特征。     

小麦PPO基因等位变异及面粉白度特性分析

利用分子标记PPO18和STS01对173份供试小麦品种Ppo 2A和Ppo 2D位点的等位基因变异进行分子检测,并根据品种间不同PPO等位基因组合类型将供试小麦品种进行分类,同时对多酚氧化酶PPO活性进行生化测定及面粉白度测定分析。结果表明,173份小麦品种共检测出Ppo A1b/Ppo D1a、Ppo A1b/Ppo D1b、Ppo A1a/Ppo D1a和 Ppo A1a/Ppo D1b 4种等位基因组合类型,且各基因组合类型出现的频率分别为38.7%、13.9%、35.8%和11.6%;供试小麦品种不同位点PPO等位基因出现的频率差异较大,2A位点等位基因Ppo A1a、Ppo A1b出现频率相近,而2D位点等位基因Ppo D1a出现频率是Ppo D1b的3倍;所测定的173份小麦品种PPO活性均值为117.3A₄₇₅/(min·mg) ,其中低PPO品种所占比例较高;4种基因组合类型PPO活性顺序为Ppo A1a/Ppo D1b>Ppo A1a/Ppo D1a>Ppo A1b/Ppo D1b>Ppo A1b/Ppo D1a ,且彼此间差异均达到显著水平(P<0.05);供试小麦的面粉白度均值为73.0%,达到国家面粉白度等级一级标准的品种38份,占供试小麦总数的22.0%;其中基因组合为Ppo A1a/Ppo D1b的品种面粉白度显著低于其他3种基因组合。总体来看,供试的小麦品种间面粉白度及籽粒PPO活性变异范围较广,面粉白度与PPO活性呈显著负相关,且控制PPO的主效基因的等位变异对PPO活性及面粉白度均有显著影响。对供试小麦品种的面粉白度、PPO活性表现及PPO等位基因组合类型进行综合考察,筛选出23份具有高白度低PPO活性的小麦品种,可以作为高白度低PPO活性小麦育种的亲本材料。