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小麦及其衍生材料/近缘禾草谷醇溶蛋白基因的分离与功能特性研究

赵峰

   为了研究小麦体细胞杂种渐渗系中γ-醇溶蛋白基因的组成及其与小麦育种的关系,我们利用基因组PCR技术从小麦Jinan177,十倍体长穗偃麦草,及它们的体细胞渐渗系杂种Ⅱ-12中分离了50个Y-醇溶蛋白基因序列。其中18个来自于杂种Ⅱ-12,双亲中各得到了16个序列。这些序列的长度在720-936 bp之间,相应的成熟多肽长度在239-309个氨基酸之间。这些成熟多肽的在一级结构上可以分为5个结构域。通过系统进化分析我们发现这些序列可以分为4个分枝。分枝1中只包含来源于杂种Ⅱ-12和亲本十倍体长穗偃麦草的序列,这可能暗示部分长穗偃麦草Y-醇溶蛋白基因渐渗到小麦体细胞杂种Ⅱ-12中。分枝3中包含5个亲本济南177和5个杂种Ⅱ-12中的序列,这说明杂种Ⅱ-12体细胞杂种渐渗系Ⅱ-12中可能仍然含有母本小麦的Gli-1位点。以杂种Ⅱ-12为模板得到的序列中编码乳糜泄病抗原决定簇含量大大低于双亲序列。 同时,我们从小麦体细胞杂种渐渗系Ⅱ-12分离了13个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)基因序列。其中4个序列内部包含终止密码子,可能为假基因,另外9个序列包含完整的开放阅读框。通过序列比对发现这些序列的蛋白一级结构与从亲本中得到的LMW-GS序列类似,但也含有一些自身特点。系统进化分析表明,杂种Ⅱ-12中的序列与亲本济南177和其他小麦族来源的基因聚在一起。选取其中两个序列1-50(包含额外半胱氨酸残基)和1-94(较长重复区)进行了原核表达,纯化及配粉和揉面实验来研究这两个基因的功能特性。实验结果证明1-50与1-94面粉品质具有一定的负效应。 长穗偃麦草是改良栽培小麦的重要物种之一,其高分子和低分子量麦谷蛋白对改良小麦面粉的品质作用重大。我们通过PCR方法以二倍体长穗偃麦草的基因组DNA为模板,获得了14个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)基因序列。其中11个序列包含完整开放阅读框,通过比对发现这11个基因的蛋白一级结构与小麦以及小麦近缘禾草的Glu-3位点的基因非常相似。所有11个序列都含有一个14个氨基酸(MESNIIISFLK/RPWL)的N端区域,根据成熟蛋白的第一个氨基酸为M,我们将这11个蛋白归为m-型低分子量麦谷蛋白亚基。通过系统进化树分析,结果发现来源于二倍体长穗偃麦草的基因聚在一起并且与中间偃麦草来源的3个基因进化关系较近,而与十倍体长穗偃麦草来源的基因进化关系较远。其中一个基因Ee34的氨基酸序列中含有额外的半胱氨酸残基,我们将此序列进行原核表达、纯化及配粉和揉面实验来研究其功能特性,实验结果表明,添加Ee34后的生面团的面团特性得到显著提高。……   
[关键词]:小麦;长穗偃麦草;体细胞杂种渐渗系;谷醇溶蛋白;面团功能特性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东大学2010年