小麦硬度主效基因Pina和Pinb的克隆和序列分析

籽粒硬度是小麦品质改良的重要目标性状。根据已报道的谷类作物中硬度主效基因 Pina和 Pinb的 DNA序列 ,设计了两对简并引物 ,以我国软质小麦品种京 4 11基因组 DNA为模板 ,进行 PCR扩增 ,分别获得了约 4 5 0 bp的Pina和 Pinb基因的全长特异性片段。将其克隆到 p GEM- 3Zf(+)上 ,重组子和酶切鉴定正确后 ,进行序列测定和分析。结果表明 ,与国外已克隆的软质小麦 Heron中 Pina基因相比较 ,京 4 11中 Pina与其核苷酸同源性为 98.9% ,氨基酸的同源性为 98% ,其全长为 4 4 7bp,编码 14 9个氨基酸残基 ,具有谷类作物中 Pina所特有 19个氨基酸的信号肽序列和 WWKWWK的色氨酸结构域。同样 ,与国外已克隆的软质小麦 Heron中 Pinb基因相比较 ,京 4 11中 Pinb与其核苷酸同源性为 99.8% ,氨基酸的同源性为 99.3% ,其全长为 4 4 7bp,编码 14 9个氨基酸残基 ,具有谷类作物中 Pinb所特有 19个氨基酸的信号肽序列和 KWWK的色氨酸结构域。硬度主效基因的分离克隆为进行我国小麦品种硬度的基因工程改良奠定了基础。

粘果山羊草(Aegilops kotschyi)puroindoline基因的克隆与表达分析

籽粒硬度是小麦加工品质的重要影响因素。籽粒硬度生化标记Friabilin蛋白主要由PuroindolineA(PinA)和PuroindolineB(PinB)构成,它们的编码基因puroindolinea(Pina)和puroindolineb(Pinb)紧密连锁,位于Ha(hardness)位点,是控制籽粒硬度的主效基因。根据小麦Pina、Pinb的保守序列,设计合成了2对特异性引物,对粘果山羊草Aegilopskotschyi(UUSS)3个材料的基因组DNA和胚乳RNA进行Pina、Pinb基因克隆、序列测定和表达分析,发现了3个新型Pina等位基因和4个新型Pinb等位基因。新型puroin-doline等位基因全长447bp,编码148个氨基酸残基,具有麦类作物puroindoline基因特有的信号肽序列和色氨酸结构域。与Pina-D1a相比较,新型Pina等位基因核苷酸同源性分别为98.7%、98.4%、97.5%,氨基酸同源性分别为96.6%、95.9%、93.9%。等位基因Pina-allele-2包含一个位于色氨酸结构域内的突变位点(Lys70Arg)。新型Pinb等位基因与Pinb-D1a相比较,其核苷酸同源性分别为93.3%、94.6%、94.6%、94.4%,氨基酸同源性分别为90.5%、93.2%、93.2%、92.6%。等位基因Pinb-allele-1含有一个紧邻色氨酸结构域的突变位点(Val66Phe)。Southernblot分析结果表明,3个材料中Pina和Pinb基因都含有2个拷贝。RT-PCR和Westernblot都证实了Pina、Pinb基因在籽粒胚乳中的表达。研究结果显示山羊草中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因,为小麦分子育种提供了丰富的的遗传资源。