Status and Perspectives on the Researches of Rice Glutelin Mutants

Rice (Oryza sativa L. ) is one of the model plants for genomics research. As the raising of functional rice breeding for special usage, glutelin mutants play a more and more important role in the functional rice breeding as well as eukaryotic gene expression and regulation research materials. For example, the rice cultivar special for the patients suffering from kidney disease and diabetes could be developed from the rice glutelin mutants. In this paper, current researches on characterization, mutation mechanism and breeding usage of various rice glutelin mutants, especially the low glutelin content cultivars, were all discussed with perspectives on the trends of the glutelin mutant researches in the era of post-genomics.

水稻谷蛋白突变体的研究现状与展望

水稻 (OryzasativaL .)是基因组研究的模式植物。随着培育功能性专用品种日渐成为水稻育种的重要目标 ,作为研究真核生物基因表达调控理想材料的谷蛋白突变体也为功能性专用水稻品种的选育提供了优良的遗传资源。利用低谷蛋白突变体可以培育肾脏病和糖尿病患者专用的低谷蛋白水稻品种。笔者在概述水稻谷蛋白突变体的主要类型及其突变的遗传规律的基础上 ,结合其它作物中的成功范例着重介绍了低谷蛋白突变体的研究现状 ,探讨了后基因组学时代适用于功能性育种的水稻谷蛋白突变体的相关研究方向。

水稻谷蛋白研究进展

谷蛋白是水稻主要储藏蛋白 (约占胚乳总蛋白 6 0 %以上 ) ,储存于胚乳蛋白体 -Ⅱ中 ,易被人体消化吸收。成熟谷蛋白由酸、碱二种亚基 (37- 39KDa与 2 2 - 2 3KDa)组成 ,它们是 5 7KDa的前体经翻译后裂解的产物。编码谷蛋白的基因属多基因家族 ,由GluA、GluB二亚族组成。为适用于不同的消费群体 。

水稻种子贮藏谷蛋白α-2亚基减少突变体

通过筛选水稻 (OryzasativaL .)受精卵的甲基亚硝基脲 (MNU)处理后代 ,获得 9个谷蛋白α_2亚基减少 (α_2L)突变体。这些突变体依据其SDS_PAGE图谱又可分成 3种类型 :α_1显著增加型 (α_1H/α_2L)、β_2减少型 (β_2L/α_2L)和α_3显著增加型 (α_3H/α_2L)。双向电泳分析揭示了产生突变体α_2L的原因在于缺少了一条pI6 .71/α_2的多肽 ;α_1H和α_3H的原因在于分别形成了一条新的多肽pI6 .5 0 /α_1和pI6 .90 /α_3;而产生 β_2L的原因在于缺少一条pI8.74/ β_2的多肽。pI6 .71/α_2和pI8.74/ β_2多肽同时缺失于同一突变体暗示二者可能来源于同一前体 ,为同一基因的产物。这些突变体为水稻谷蛋白遗传规律、生物合成遗传调控机制、基因功能以及蛋白组学研究不可多得的素材。

新的水稻谷蛋白α-1亚基缺失突变体(英文)

从水稻受精卵ＭＮＵ处理后代中获得４个谷蛋白α－１亚基缺失突变品系。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ和ＩＥＦ分析表明这些突变体在共同缺失１条ｐＩ６．８２多肽的同时，或形成新的多肽，或其他多肽表现量增加，这些突变体是由结构基因控制的。ＩＥＦ分析同时显示２条多肽ＰＩ６．８２和ＰＩ８．５８源自同一条谷蛋白前驱体。这４个突变体对于改良水稻谷蛋白品质、研究谷蛋白生物合成遗传调控机制以及揭示谷蛋白基因功能是不可多得的研究材料。

水稻57H突变体glup-t的遗传分析与基因定位

谷蛋白是水稻胚乳中主要的贮藏蛋白,约占总蛋白的80%。谷蛋白最初在粗糙内质网表面以57kD前体的形式合成,这些前体经加工转运等过程,最终沉积在第二类蛋白体PB-II中,裂解为成熟的酸碱性亚基。任一谷蛋白转运步骤的缺陷都有可能导致谷蛋白57kD前体的积累,形成谷蛋白前体增加突变体,即57H突变体。细老鼠牙是一个57H自然突变体,其57kD谷蛋白前体增加而相应的37~39kD酸性和22~23kD碱性亚基减少,此外,该突变体还表现为13kD醇溶蛋白大大增加。本研究以细老鼠牙与武运粳7号、02428杂交获得的F2群体为材料,对57H突变体进行遗传分析和基因定位,结果表明,细老鼠牙的57H突变性状受1对隐性核基因控制,暂命名为glup-t。利用简单重复序列（simple sequence repeat,SSR）、插入缺失（insertion deletion,Indel）和酶切扩增多态性序列（cleaved ampli-fied polymorphic sequence,CAPS）等分子标记的方法,将该突变基因glup-t定位在水稻第4染色体长臂上的CAPS4-3与Indel4-7、Indel4-8之间,遗传距离均为0.26cM。

水稻谷蛋白突变体的筛选及遗传分析

通过对国内外水稻品种种子的全蛋白分析 ,筛选到 3个谷蛋白突变材料。其中编号W36 6 0种子中 37～ 39kDa与 2 2～ 2 3kDa谷蛋白亚基的含量较普通水稻明显降低 ,而 13kDa醇溶蛋白多肽含量则大幅升高 ;W2 0 4和W379种子中 37～ 39kDa与 2 2～ 2 3kDa谷蛋白亚基的含量介于普通品种与W36 6 0之间 ,W379还具超大含量的 5 7kDa多肽 ,实验证明此多肽属谷蛋白成分。用W36 6 0和普通水稻栽培品种惊人糯 (Otorokimochi)构建了杂交群体。后代种子总蛋白SDS PAGE分析显示 ,低谷蛋白和高醇溶蛋白性状总是相伴出现 ;F1种子全部呈现低谷蛋白含量和高醇溶蛋白含量特性 ;F2 种子中呈现低谷蛋白和正常蛋白性状的比例约为 3∶1;从F3 种子分析推断出的F2 植株基因型 ,其低谷蛋白纯合型 ,杂合型和正常型的分离比例符合 1∶2∶1。表明 ,W36 6 0的低谷蛋白和高醇溶蛋白性状是由单显性基因控制 。

水稻谷蛋白突变体的分类及其分子生物学研究进展

水稻谷蛋白突变体不仅是研究真核生物贮藏蛋白生物合成和基因表达调控的重要遗传材料,也是培育功能性专用水稻品种不可或缺的优良种质资源。近年来,随着研究的不断深入,在谷蛋白突变体的遗传变异机理和育种等研究方面取得了明显进展。该文以国内外近年来有关文献为依据,综述了谷蛋白突变体的分类及其分子生物学的研究进展,并对谷蛋白突变体与功能稻育种的关系展开了讨论。最后,结合育种实践对今后利用谷蛋白突变体进行功能性水稻选育提出建议。

用电喷雾质谱和特异PCR初步鉴定粳稻GluB蛋白突变体

用十二烷基硫酸钠.聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)方法对采集于中国、日本、印尼、老挝的42份特异粳稻资源进行了分析。结果显示,在编号为 B104的粳稻中有谷蛋白亚家族 GluB 基因沉默现象。将对照材料 B90的对应蛋白进行回收染色、原位酶解,然后利用电喷雾-四极杆飞行时间质谱(ESI-Q-TOF-MS)技术进行鉴定分析。用 MASCOT 数据库进行比对的结果显示,该蛋白的推测分子量为54kD,被包括 GluB2、GluB4、GluB7等基因在内的 GluB 亚家族基因编码。为了深入探讨 GluB 蛋白的突变机制,设计了2对特异引物,以 B90为对照,用基因组 PCR 方法来钓取并鉴定其中的 GluB4和 GluB7基因。鉴定结果表明 GluB7基因在 DNA 水平上未发生变化,而 GluB4基因发生了点突变,导致一个氨基酸的变异。研究证实,电喷雾电离质谱(ESI-MS)可以用来辅助解析植物蛋白质的复合体。