带有Rht1和Rht2矮化基因的春小麦高秆变异类型

小麦育种和种子提纯的目的是培育基因型纯合的栽培品种 ,然而 ,天然杂交、机械混杂和非整倍体状态可能降低品种的纯合性。本文主要研究半矮秆小麦品种中导致高秆变异类型的非整倍体的频率。 Rht1和 Rht2是最普遍存在的矮基因 ,分别位于 4 B和 4 D染色体上。本研究中的高秆变异类型的染色体结构依据表型和子代细胞遗传学分析来确定。带有 Rht1基因的 6个品种平均产生 0 .15%的4 B单体植株 ,这些单体植株平均比整倍体植株高 16 %～ 2 2 %。携带 Rht2的 5个品种平均产生 0 .0 6 %的4 D单体植株 ,其高度比整倍体植株平均高 12 %～ 18%。结果表明 ,4 B和 4 D单体导致高秆变异类型存在于数种半矮秆品种中 ,但是携带 Rht1的半矮秆品种出现高秆变异类型的频率和株高增加的程度均较高。因此 ,应用 Rht2产生半矮秆株型有助于使高秆变异类型的出现减到最低程度。

半矮杆基因Rht1和Rht2对小麦加倍单倍体品系产量的影响

为了评价半矮秆基因Rht1和Rht2对农艺性状的影响,应用了以携带对赤霉素不敏感的半矮秆基因Rht1和Rht2的F_1杂种诱导出的30个小麦加倍单倍体品系。这两个基因对降低株高起累加效应。携带Rht1或Rht2基因的半矮秆品系产生同用人工支撑防止倒伏下高秆品系一样多的产量。携带这两个基因的矮秆品系籽粒产量显著减少。在杂种基因型重组的遗传背景下改良了株高和籽粒产量,但是并不产生超过半矮杆基因效应的变异。

半矮秆基因Rht1和Rht2对小麦花粉培养胚诱导的影响

为了确定半矮秆基因Ｒｈｔ１和Ｒｈｔ２是否影响花粉培养的胚诱导，比较了双端体的中国春４Ｂ和４Ｄ染色体和半矮秆等位系的两个位点与Ｒｈｔ１和Ｒｈｔ２位点等位基因的差异。４Ｂ和４Ｄ染色体臂的缺失很少影响胚诱导。Ｒｈｔ１和Ｒｈｔ２基因两个位点都没降低胚诱导。结果表明，在双单倍体育种程序中，通过花粉培养方法改良携带有这些半矮秆基因的品种是毫无问题。

二硫键Cys139-Cys206影响人胰蛋白酶的稳定性

胰蛋白酶是一种丝氨酸蛋白酶,可特异切割精氨酸及赖氨酸C端肽键。重组人源阳离子胰蛋白酶(recombinant human cationic trypsin:rht1)的稳定性明显高于重组人源阴离子胰蛋白酶(recombinant human anionic trypsin:rht2)。比较ht1和ht2的氨基酸序列和三维结构,二者的氨基酸序列同源性为95%,rht1比rht2多1对二硫键Cys139-Cys206。为解释该二硫键对其稳定性的作用,构建rht1的Cys139-Cys206二硫键缺失突变体rht1-dC139S-C206S和rht2的增加该对二硫键的突变体rht2-S139C-S206C。进行了重组表达和纯化,并测定rht1、rht2及两个突变体的酶学性质,对比其稳定性。结果发现,与野生型rht1、rht2相比,突变体的酶学动力学参数km和kcat值与最适pH均未有较大差异。但在pH3~12条件下的稳定性,rht1-dC139S-C206S比rht1低46.6%;rht2-S139C-S206C比rht2高30.3%。对比其热稳定性,40℃保温4 h,rht1残余活性为92.4%,而rht1-dC139S-C206S降为60%。60℃保温4 h,rht2-S139C-S206C残余活性为83.3%,而rht2完全失活。表明了该二硫键Cys139-Cys206对人胰蛋白酶稳定性的重要性。进一步进行结构模拟和分析,解释了该对二硫键对稳定性影响的机制。