滨麦低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因的分离与序列分析

采用PCR方法,从滨麦(Leymus mollis)基因组中分离出8条LMW-GS基因序列。核苷酸序列分析表明,序列GQ169791在起始密码子上游包含318 bp的启动子序列,该序列包含-300元件、GCN4 motif、种子贮藏蛋白盒等基因特异表达的顺式或反式作用调控元件。推导的氨基酸序列分析表明,8条序列的编码区依次有信号肽,N-末端区,中部重复区和C-末端Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区等典型LMW-GS多肽一级结构特征;序列HQ416909、HQ416914和HQ416915具有单一完整的开放阅读框(ORF);序列GQ169791、HQ416910、HQ416911、HQ416912和HQ416913在中部重复区和C-末端区出现了4个或5个提前终止密码子,推断其为假基因。8条序列都含有8个或9个半胱氨酸残基(C),N-末端区起始氨基酸序列为METSRIPG-或METTRIPG-,推断其为LMW-m型LMW-GS基因。系统进化分析表明,8条序列与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)LMW-GS基因(HM475146,GQ223386)和野大麦(Hordeum brevisubulatum)的B-hordein基因(AY695368)具有相对较近的同源关系。该研究为挖掘利用滨麦LMW-GS的基因提供了理论依据,对小麦品质改良具有一定参考价值。

小麦低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)的遗传及其与品质的关系

对小麦低分子量谷蛋白亚基 (L MW- GS)的遗传及其与品质的关系加以综述。小麦低分子量谷蛋白亚基可分为 B组 L MW- GS、C组 L MW- GS和 D组 L MW- GS。编码位点分别为 Glu- 3位点、Gli- 1位点、Gli- 2位点和 Glu- 2位点。硬粒小麦中 D组 L MW- GS由 Gli- 3位点编码 ,Glu- D4位点和 Glu- D5位点分别编码 ,分子量分别为 30 k D和 33k D亚基。Glu- B2和 Glu- B4编码一些中迁移率 B组 L MW- GS。普通小麦中 Glu- A3位点上有 6个等位基因 ,Glu- B3位点上有 9个等位基因 ,Glu- D3位点上有 5个等位基因。L MW- GS对品质具有重要作用 ,对品质贡献与 HMW- GS极为相似。通过低分子量谷蛋白亚基的变异分析可得到 Glu- 3各等位基因位点与品质指标的相关性。Gli- A1和 Glu- A3位点发现重组率为 1.70± 0 .90 %。Gli- B1和 Glu- B3位点之间的重组率为 2 %。Glu- D3和 Gli- D1之间未发现明显重组。

小麦低分子量麦谷蛋白基因XYGluD3-LMWGS1在毕赤酵母中表达的探索

以已构建的含有小麦低分子量麦谷蛋白基因XYGluD3-LMWGS1的重组质粒pGEM-XYGluD3-LMWGS1为模板,利用设计的序列特异引物,扩增基因XYGluD3-LMWGS1编码区,构建成巴斯德毕赤酵母表达载体pPIC3.5K-XYGluD3-LMWGS,将其线性化后用电激法导入甲醇型酵母(Pichia.pastoris)菌株GS115中;利用pPIC3.5K特征引物进行PCR鉴定,筛选得到重组转化子,将重组转化子进行蛋白诱导表达,经SDS-PAGE电泳检测,XYGluD3-LMWGS1基因未能在毕赤酵母中成功表达。

小麦低分子量麦谷蛋白亚基与面团流变学特性关系的研究

采用十二烷基硫酸钠-聚丙稀酰胺凝胶电泳 SDS-PAGE 分离方法,以牛血清蛋白 67kD 和卵清蛋白 43kD 为分子量标记,对甘肃河西灌区近几年选育的17个小麦品系以及大面积栽培的2个春小麦品种的低分子量麦谷蛋白亚基组成以及不同亚基对面团流变学特性 面团韧性P、延伸性L、面团筋力W 的影响进行分析.19个试验材料中共标记出从35.2～60.5kD的LMW-GS共32条谱带;通过单因素方差分析 ANOVA 和逐步回归分析确定出对面团流变学特性P、L、W值影响显著的7个LMW-GS,分子量由高到低为:52.7kD、52kD、49.3kD、46.7kD、44.8kD、44.2kD、35.2kD.其中35.2kD和46.7kD亚基能显著地增加面团P值,44.8kD亚基能显著地降低面团P值;44.2kD和49.3kD亚基显著增加面团L值,52.7kD亚基降低面团L值;44.8kD、52.7kD亚基能显著降低面团的W值,52.0kD和46.7kD亚基能显著提高面团W值.

小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基对品质性状的影响

为给小麦品质改良提供理论依据,以6个国家的532个品种(系)为材料,分析了小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基与品质性状的关系。结果表明,各位点上不同的等位变异对品质性状的效应存在显著差异,亚基1、2*、17+18、5+10、GluA3f、GluB3b和GluB3g对面团形成时间和稳定时间具有显著的正向效应;亚基N、1、14+15、17+18、7+8、2+12、3+12、4+12、GluB3d、GluB3f、GluB3h和GluB3g对蛋白质和湿面筋含量具有显著正向效应;从亚基对品质性状的综合影响来看,1、17+18、GluA3f、GluB3g和GluB3f可作为优势亚基。具有1、17+18、2+12和1、17+18、5+10高分子量麦谷蛋白亚基组合的品种(系)综合品质性状显著优于含有N、14+15、2+12亚基组合的品种(系);具有低分子量麦谷蛋白亚基组合GluA3c、GluB3g,GluA3d、GluB3g和GluA3f、GluB3b品种(系)的综合品质性状显著优于含有GluA3b、GluB3j亚基组合的品种(系)。

一种小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基的提取方法

用7.5%的异丙醇和0.3mol/L的NaI去除醇溶蛋白和其他单体蛋白,以二硫苏糖醇(DTT)为强还原剂,以4-乙烯基吡啶(VP)保护巯基,防止其重新氧化。在25%的异丙醇和0.04mol/L的Tris-HCl(pH=8.0)缓冲液中提取小麦总麦谷蛋白亚基、在4%浓缩胶和13%分离胶的不连续分离体系中进行SDS-PAGE电泳,结果表明,该方法不仅能有效去除醇溶蛋白和其他蛋白对麦谷蛋白亚基电泳的影响,且高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)的提取分离一步完成,更重要的是,利用该方法提取出的HMW-GS和LMW-GS在电泳分析中,具有高的分辨率,可以有效区分各电泳谱带,为进一步研究奠定了基础。

高低分子量麦谷蛋白亚基构成及其对小麦烘烤品质的效应分析

Glu 1位点等位基因编码的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW GS)和Glu 3位点等位基因编码的低分子量麦谷蛋白亚基(LMW GS)是决定小麦加工品质的重要因素。用澳大利亚优质面包小麦Sunstate的两个杂交组合,即Sunstate/鲁麦21和Sun state/济南16F2代,研究了Glu 1和Glu 3位点等位变异对小麦烘烤品质的影响。结果表明,当材料为非1BL/1RS易位系,位点对小麦烘烤品质的贡献大小为,Glu D1>Glu B1=Glu A3>Glu B3;当材料为1BL/1RS易位系,位点对小麦烘烤品质的贡献大小为,Glu B3>Glu B1>Glu D1>Glu A3。1BL/1RS易位对小麦烘烤品质有显著的负面影响。就单个亚基而言,在Glu B1位点17+18>7+8,在Glu D1位点5+10>2+12和4+12,在Glu A3位点GluA3b>GluA3a,在Glu B3位点GluB3d>GluB3h>GluB3j。

普通小麦低分子量麦谷蛋白亚基与农艺性状和品质性状关系的研究

研究了普通小麦低分子量麦谷蛋白亚基与农艺性状和品质性状的关系,并对利用高、低分子量麦谷蛋白亚基共同预测品质进行了分析。结果表明,低分子量麦谷蛋白亚基与农艺性状和品质性状都有一定的相关关系,但与农艺性状相关密切的亚基大多与品质性状没有显著的关系;逐步回归分析表明,利用两种蛋白组分共同预测品质,结果比一种组分更准确可靠。在对沉淀值的分析中,入选的亚基(按效应值排列)增效谱带依次为LGlu 12、LGlu 1、HGlu 1、HGlu 7+8、LGlu 10、LGlu 9、HGlu 5+10、LGlu 15;减效谱带依次为LGlu 5、LGlu 13、LGlu 7。复决定系数R^2=0.577 6,表明沉淀值变异的57.76%可由上述11个高、低分子量麦谷蛋白亚基的线性关系说明。

小麦低分子量麦谷蛋白亚基分离条件优化

目的:优化一种有效分离小麦LMW-GS的实验条件。方法:以面包小麦L88-6作为材料,采用SDS-PAGE技术,通过对麦谷蛋白提取液、分离胶浓度、分离时间、电泳缓冲液等条件进行实验比较。结果与结论:含0.3mol/LNaI和1.4%4-VP的麦谷蛋白提取液能有效提取LMW-GS成分,分离胶浓度为T=14%C=3%、分离时间为40h、Tris-硼酸或Tris-甘氨酸电极缓冲液的分离条件分离效果好、重复性好、简单易行,为小麦低分子量麦谷蛋白亚基深入研究的第一个限速步骤提供了良好的解决方案。

小麦低分子量麦谷蛋白亚基功能标记研究进展

小麦是我国主要的粮食作物之一,籽粒中的低分子量麦谷蛋白对于小麦面包的加工品质具有重要的作用。近年来,利用分子标记技术检测小麦低分子量麦谷蛋白亚基(low molecular weight glutenin subunit,LMW-GS)的类型和组成已成为小麦品质改良的研究热点之一。主要综述了小麦低分子量麦谷蛋白亚基基因和蛋白质的结构特征、分类以及功能标记的研究进展,讨论了开发利用小麦Glu-A3、Glu-B3、Glu-D3位点LMW-GS功能标记的意义及存在的问题,并强调了LMW-GS分子标记检测技术的革新及亚基类型的完善对小麦品质改良的重要性,以期加速LMW-GS功能标记在优质小麦育种工作中的应用进程。

普通小麦低分子量麦谷蛋白亚基核心编码区与面团强度关系的研究

为分析LMW-GS基因对面团强度的影响,利用两个重组自交系99G45/京771和Pm97034/京771的F9代,对LMW-GS基因特异位点和与其紧密连锁的Gli-1位点进行分析,研究对面团强度影响差异显著的Glu-B3位点的等位基因核心编码区的序列差异。结果表明,3个亲本LMW-GS核心编码区都具有6个半胱氨酸残基,但PB较GB和JB缺失了一个7氨基酸序列的重复单元,并且在不同序列中出现了氨基酸代换,其中有2个代换可能影响氨基酸序列的亲水性,进而影响面团强度。

新疆稻麦低分子量谷蛋白亚基基因序列分析

根据普通小麦低分子量谷蛋白亚基基因保守区序列,设计了一对引物(P1和P2),采用PCR法对新疆稻麦(Triticum petropavlovskyiUdacz.et Migusch)的基因组DNA进行扩增,获得1条约900 bp的片段,纯化后克隆到载体pMD18-T后,对筛选阳性克隆测序,获得1个基因LMWXJ-1(Genbank登录号:AY695380)。序列分析的结果表明LMWXJ-1具有典型的低分子量谷蛋白亚基基因的基本结构。推导的氨基酸序列比较结果表明,LMWXJ-1与Glu-A3和Glu-D3位点的低分子量谷蛋白基因具有较高的相似性(最高相似性分别为82%和80%),而与Glu-B3位点的差异较大(最高相似性仅有68%)。

3个新疆地方小麦品种Glu-A3位点低分子量谷蛋白亚基新基因的序列分析

麦谷蛋白可分为高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS),其中低分子量麦谷蛋白亚基对小麦品质具有重要影响。本文采用PCR方法从中国小麦微核心种质中的3个新疆小麦品种红春麦(新疆玛纳斯)、红春麦(新疆昌吉)和红金包银(新疆伊吾)中分别得到了3个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)新基因(GenBank:DQ519084、DQ519085和DQ517534)。它们具有LMW-i型基因的典型结构特征,与已报道的Glu-A3位点编码的LMW-GS基因序列有很高的一致性,高达79.06%～94.24%。DQ519084和DQ517534在C末端保守区有9个半胱氨酸残基,DQ519085其编码区内存在1个提前终止密码子,推测其为假基因。

小偃麦异附加系TAI-13中来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

通过分析小麦(Triticum aestivum L.)-中间偃麦草(Agropyron intermedium(Host)Beav)异附加系TAI-Ⅰ系列的麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱和基因组DNA的PCR扩增产物，发现在异附加系TAI-13中附加的中间偃麦草染色体上具有编码高分子量和低分子量麦谷蛋白亚基基因的位点，属于第一同源群。随后，采用RT-PCR方法，从TAI-13的未成熟子粒中克隆了4个来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因。序列分析表明，13003、13006和13054是包括信号肽编码序列的全长基因，而13514没有信号肽编码序列。根据由核苷酸序列推导的蛋白质分子的N-末端氨基酸序列，这4个基因编码的麦谷蛋白亚基可分为3种类型，即Ai-M型(由基因13514编码，命名为LAi1)、Ai-O型(由基因13006和13045编码，分别命名为LAi2和LAi3)和Ai-Ⅰ型(由基因13003编码，命名为LAi4)。通过与小麦的低分子量麦谷蛋白亚基分子比较，发现Ai-M和Ai-O是两种未见报道的新的低分子量麦谷蛋白亚基类型，而Ai-Ⅰ型与小麦的Ⅰ型亚基相似。氨基酸序列分析发现，基因13514编码的蛋白质亚基分子LAi1有较长的重复区(26个重复模块)和较多的半胱氨酸残基(9个)，推测其可形成3个分子间二硫键，可能对增强面团的强度和粘弹性有正面效应。

低分子量麦谷蛋白亚基种类与强筋小麦品质关系

为明确小麦低分子量麦谷蛋白亚基在强筋小麦改良中的作用,对Glu-3各位点基因的分类、遗传学效应及在强筋小麦育种中的利用价值进行了综述,以期为强筋小麦育种提供理论依据。

湖北地方小麦品种大头黄低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

采用PCR方法从湖北地方小麦品种大头黄(ZM11217)中克隆得到1个低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)基因LMW-ZM11217。该基因具有LMW-GS基因的典型结构特征,编码区长度为870bp,编码288个氨基酸。推导的氨基酸序列比较结果表明,LMW-ZM11217与Glu-A3和Glu-D3位点控制的基因具有较高的相似性(最高相似性分别为82%和83%),而与Glu-B3位点控制的基因具有较低的相似性(最高相似性为74%)。

具有5＋12优质亚基节节麦的低分子量谷蛋白基因序列分析

根据低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因编码区保守序列设计引物,对具优质高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)5+12的节节麦材料AS63进行扩增,得到长度约为900bp和1000bp的DNA片段,克隆测序后获得3个LMW-GS基因序列LMWD-1(GenBank登录号AY841013)、LMWD-2(GenBank登录号AY841014)和LMWD-3(GenBank登录号AY841015).它们具有小麦低分子量谷蛋白基因的典型结构特征.其中,LMWD-1和LMWD-2具有完整编码区,长度分别为1065 bp和972 bp,可分别编码333和302个氨基酸残基的成熟蛋白,且第一个半胱氨酸残基均出现在重复区第13位.在重复区,LMWD-1的两个疏水单元为PIIIL和PVIIL,而LMWD-2的两个疏水单元为PIIIL和SVIIL.LMWD-1的重复区中还存在一个连续13个Q组成的短肽.LMWD-3由于编码区内存在提前终止密码子,为不表达的假基因.氨基酸序列比较发现,LMW-GS基因的N-末端区序列具有位点特异性,且LMWD-1和LMWD-2与普通小麦Glu-D3位点的LMW-GS基因有很高的一致性.

普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定

低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行Glu A3-1、Glu A3-2、Glu A3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。

小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基基因Glu-B3克隆及系统发育分析

发掘小麦近缘种低分子量麦谷蛋白基因,可为小麦品质改良提供更多的基因资源。文章利用Glu-B3位点特异性标记LB1F/LB1R、LB2F/LB2R、LB3F/LB3R和LB4F/LB4R,对普通小麦B染色体组的7个可能供体近缘种,即硬粒小麦（T.durum）、栽培二粒小麦（T.dicoccum）、野生二粒小麦（T.dicoccoides）、拟斯卑尔脱山羊草（Ae.speltoides）、高大山羊草（Ae.longissima）、西尔斯山羊草（Ae.searsii）和双角山羊草（Ae.bicornis）共20份材料进行PCR扩增,克隆小麦近缘种中GluB3-1、GluB3-2、GluB3-3和GluB3-4基因的等位变异,并对Glu-B3位点基因进行系统发育分析。共获得16个新等位变异,其中GluB3-1基因的新等位变异1个,命名为GluB3-16,其推导氨基酸分子量为39.2kDa;GluB3-3的新等位变异有3个,分别命名为GluB3-35、GluB3-36和GluB3-37,其推导氨基酸分子量为44.5kDa（GluB3-36）或44.6kDa（GluB3-35和GluB3-37）;GluB3-4的新等位变异12个,分别命名为GluB3-46、GluB3-47、GluB3-48、GluB3-49、GluB3-410、GluB3-411、GluB3-412、GluB3-413、GluB3-414、GluB3-415、GluB3-416和GluB3-417,其推导氨基酸分子量变化在38.6（GluB3-414）~42.5kDa（GluB3-413）之间;16个新等位变异都包含单一的完整开放阅读框,具有低分子量麦谷蛋白亚基的典型结构。文章进一步拓展了低分子量麦谷蛋白基因资源,揭示不同Glu-B3基因的进化过程不完全相同,为有效地利用小麦近缘种材料和转基因育种提供了新的基因资源。

高分子量麦谷蛋白亚基基因Glu-D1d共显性分子标记在育种中的应用

报道了小麦高分子量(HWM)麦谷蛋白亚基基因Glu-D1 d(编码1Dx5亚基)的一个新的共显性PCR分子标记。该标记由3条引物Dx-F,Dx5-F和Dx-R组成,能够特异地扩增出Glu-D1 d基因及其等位基因的特征条带。结合高分子量麦谷蛋白电泳分析,用16个小麦品种对其进行验证,结果表明,该标记的检测结果与蛋白电泳结果完全一致,并能很好地鉴定出杂合基因型。同时将该标记成功地应用于组合周麦18×烟农19 F2分离群体的单株选择上,即在随机选取的88个籽粒(单株)中分别检测到21株Glu-D1 d基因纯合、25株Glu-D1 a基因纯合和42株基因杂合的单株。高分子量麦谷蛋白电泳结果表明,所检测的38个F2单株与PCR检测结果完全一致。该标记是迄今为止最适合优质麦谷蛋白亚基5+10分子标记辅助选择的标记。