基于转录组比较的燕麦类似贮藏蛋白在小麦面团强度性状中的作用

面团强度是影响小麦加工应用的主要品质指标之一。为鉴定与面团强度性状相关的贮藏蛋白编码基因,本研究以高相对分子量麦谷蛋白亚基组合完全相同的2个品种(郑麦366:高面团强度品种;郑麦366杂交后代品种郑麦369:低面团强度品种)为研究材料,比较开花后14 d、21 d、28 d的贮藏蛋白编码基因表达差异,评估基因编码蛋白的面团强度贡献值,以及面粉的巯基含量差异等。结果表明,在25个显著差异表达的贮藏蛋白编码基因中,无高相对分子量麦谷蛋白亚基、低相对分子量麦谷蛋白亚基基因;其中郑麦366显著上调表达基因14个,包含8个燕麦类似蛋白编码基因和6个醇溶蛋白编码基因;显著下调表达基因11个,包括10个醇溶蛋白编码基因和1个燕麦类似蛋白编码基因。贮藏蛋白面团强度评价模型的评分结果显示,差异表达基因编码的燕麦类似贮藏蛋白对面团强度性状的贡献值不低于优质麦谷蛋白亚基,暗示燕麦类似贮藏蛋白可能也是影响面团强度性状的重要蛋白质类型。

黄淮麦区小麦中类燕麦蛋白的分类、等位基因及质量评价

类燕麦蛋白(ALPs,avenin-like proteins)是一类富含半胱氨酸残基的非典型面筋蛋白,对小麦面团强度具有重要作用。为明确ALPs在黄淮麦区小麦品种中的表达类型、等位基因数量及可能的面粉品质效应,本研究以黄淮麦区的40个栽培品种为研究对象,选取灌浆中期的籽粒并根据品质不同分别组成2个混合池进行转录组测序。结果表明,在40个品种的转录产物中,鉴定到14个ALPs基因和24个ALPs的等位基因;14个ALPs基因在4AL、7DS和7AS染色体分别有5个、5个和4个。聚类分析表明,14个ALPs蛋白可以分为A、B两个大类,细分为A1、A2、B1、B2和B3五个亚类。ALP基因的表达水平在强筋群体和中筋群体间存在差异,两个A类ALPs基因在强筋群体中显著上调表达,B3亚类ALP显著下调。面粉品质效应评估表明,14个ALPs对面团强度性状的贡献存在差异,但除B1亚类外,其他所有蛋白对面筋强度贡献值都不低于高分子麦谷蛋白,推测ALPs可能也是影响中国黄淮麦区面团强度的重要蛋白类型。

油菜素内酯对低温胁迫下冬小麦Rab15-like基因表达的影响

探索低温胁迫下油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)对冬小麦叶片和分蘖节中Rab15-like基因表达的影响,以寒地冬小麦品种“东农冬麦1号”为试验材料,利用RT-PCR法克隆Rab15-like基因CDS序列,运用生物信息学方法分析该序列基本理化性质、二级结构和三级结构特征、Rab15-like蛋白保守性,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测BR处理对不同温度条件下冬小麦分蘖节和叶片中Rab15-like基因表达的影响。结果表明,Rab15-like基因编码区序列长度为1 265 bp,Rab15-like基因含有一个453 bp开放阅读框,编码150个氨基酸序列,Rab15-like蛋白为LEA家族第二大类蛋白,主要分布在细胞膜上,为稳定亲水性蛋白。RT-qPCR分析结果表明,Rab15-like基因表达量与温度变化相关,在叶片中,随着环境温度降低,Rab15-like基因表达先上调后下调,当环境温度达-10℃时表达量最高;在分蘖节中,随着温度降低,Rab15-like基因表达持续上调,-25℃时表达量最高。BR处理促进低温条件下该基因在叶片中表达,对5、0和-10℃条件下分蘖节中该基因表达影响较小,但显著促进-25℃条件下该基因表达(P<0.05)。Rab15-like基因表达受温度影响,说明Rab15-like基因可能参与冬小麦响应低温胁迫的信号途径。外源BR处理促进低温条件下该基因在冬小麦叶片和分蘖节中表达。

小麦类硫素基因家族鉴定及表达分析

类硫素(thionin-like,Thil)在植物应对病原微生物侵染的防御反应中具有重要生物学功能。本研究通过拟南芥(Arabidopsis thaliana)的Thil基因序列,利用同源搜寻及生物信息学方法初步鉴定到普通小麦(Triticum aestivum L.)的Thil基因家族。结果表明,Thil基因家族在普通小麦中包含26个成员。基因序列结构分析得到Thil家族存在保守的基序结构,家族各成员基因编码的蛋白质序列包含79~196个氨基酸,大部分蛋白质的氨基酸数量少于140,其中20个蛋白质包含信号肽。顺式作用元件预测分析结果显示,小麦Thil基因的启动子调控元件受到脱落酸等逆境胁迫相应激素的影响,同时基因表达谱呈现出受到病原菌胁迫诱导后的多样性表达。通过进一步qRT-PCR验证分析表明,普通小麦的TaThil-4A、TaThil-4B和TaThil-4D等3个基因在叶锈病菌早期侵染中被诱导表达。本研究结果可为小麦抗病育种及Thil基因家族的功能鉴定与应用提供参考。

小麦类根瘤胞间根瘤菌对分生细胞核的影响

在小麦类根瘤中,分生细胞核很大,而且较圆整,一般为一个核仁,有的核仁还有核仁泡,但通常一个核仁只有一个核仁泡,染色质较少,呈团块状分布.若胞间根瘤菌离分生细胞核较远,分生细胞核变化不大,只是染色质开始由团块状变为长条形,但仍有核仁.当胞间根瘤菌靠近分生细胞核时,细胞核变小,染色质密度增加并形成网状,而且无核仁出现.在上述这些无核仁的分生细胞核内有一种特殊的管状内含体,它们位于网状染色质附近的核基质中.本文还讨论了分生细胞核的变化规律及其与胞间根瘤菌存在的关系.

小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析

目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物,均可引起植株抗病性的提高。在以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因(Ta-Tlp),该基因在高抗白粉病的小麦6VS/6AL易位系中能够高水平表达,推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能,本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP,用基因枪将其导入小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织,在含除草剂的选择培养基上经两轮筛选和分化,获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析,结果表明Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代(来自6个T0代阳性株系的183个单株)和T2代(来自6个T0代阳性株系的241个单株)转化植株进行白粉病抗性鉴定,Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株,能延缓白粉病发病进程,其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明,其抗性与受体对照相比无显著差异。

小麦CO-like基因TaCO9的克隆及分析

CO蛋白(CONSTANS)是光周期途径中重要的调控因子,为了从普通小麦中进一步挖掘COlike基因,利用同源克隆的方法得到与大麦HvCO9基因同源的小麦TaCO9基因。结果表明,在冬性品种西农889中,初步克隆得到TaCO9基因的三个同源序列,分别命名为TaCO9-1、TaCO9-2、TaCO9-3。其cDNA序列全长均为870bp,开放阅读框为1 977bp,编码289个氨基酸,含有CO-like蛋白家族典型的CCT结构域,但不含B-box结构域;而在春性品种中发现TaCO9-1序列的第二外显子区域有6个碱基的插入,利用中国春缺-四体材料将该序列定位于小麦的1A染色体,命名为TaCO9-1A。系统发育分析表明,TaCO9蛋白与水稻Ghd7及大麦HvCO9位于同一分支。空间结构分析表明,其CCT结构域的NF-YA2区域较为保守,而该区域与CCAAT box互作相关。本研究克隆得到的TaCO9基因可能是小麦CO-like基因家族的新成员,与大麦HvCO9基因的结构相似,可作为新的小麦光周期候选基因加以研究利用。

TcLr45凝集素类受体蛋白激酶基因克隆与序列分析

在小麦抗叶锈近等基因系TcLr45中,扩增出一条凝集素类受体蛋白激酶基因片段。以该序列为靶序列,进行3'和5'RCAE-PCR,获得该基因cDNA全长片段为2347 bp,该序列具有完整的开放阅读框,共编码730个氨基酸,命名为LecRK-LR45。经软件分析,LecRK-LR45具有典型的凝集素类受体蛋白激酶结构,属于L类型。聚类分析结果表明,LecRK-LR45与山羊草和小麦抗叶锈近等基因系TcLr34中的凝集素类受体蛋白激酶基因具有较近的亲缘关系,与玉米、拟南芥的亲缘关系较远。该基因的克隆为研究小麦中凝集素类受体蛋白激酶的功能奠定了基础。

禾谷镰刀菌毒素对小麦花药培养特性的影响研究

用不同浓度的禾谷镰刀菌毒素对离体培养的小麦花药进行胁迫。结果表明,在低浓度(质量浓度)时毒素具有类激素活性效应,能够促进小麦花药组织脱分化,形成愈伤组织;高浓度时毒素表现毒害作用,抑制花药的脱分化和愈伤组织的形成。当毒素质量浓度大于0.5g/L时,随着胁迫浓度的增加,毒素的毒害作用增强,小麦花药的脱分化和形成愈伤组织的能力迅速下降,表现在降低花药反应率和愈伤组织诱导率2个方面。同时毒素的这种效应,因供试材料基因背景的不同而有一定差异。比较而言,含感病基因的杂种花药对毒素敏感。

甲醛处理日粮小麦对湖羊消化代谢及内分泌的影响

通过甲醛处理精饲料中的小麦组分,观察湖羊的采食量、瘤胃和十二指肠的消化代谢、血浆激素水平以及十二指肠食糜中阿片样物质总活性的变化。结果表明:该处理方法可使湖羊的粗饲料采食量增加7.99%(P<0.05),通过十二指肠的非氨氮(NAN)增加20.16%(P<0.01)、过瘤胃蛋白氮(BPN)增加38.70%(P<0.01),复胃酸性洗涤纤维(ADF)消化率提高8.79%(P<0.01),十二指肠食糜中的阿片样物质总活性提高了72.30%(P<0.01),血浆胰岛素水平上升104.91%(P<0.01)。可见甲醛处理精饲料中的小麦组分可改善湖羊的消化代谢和内分泌调节。

气相色谱-质谱法测定小麦中二噁英类多氯联苯

目的建立气相色谱-质谱法(Gas chromatograph-mass spectrometry,GC-MS)同时快速测定小麦中12种二噁英类多氯联苯(dioxin-like polychlorinated biphenyls,DL-PCBs)的分析方法。方法样品采用改进的QuEChERS方法,经丙酮-正己烷(1:2,V:V)溶液超声提取,羧基化多壁碳纳米管和N-丙基乙二胺混合净化剂净化,用Agilent HP-5MS色谱柱分离,GC-MS选择离子监测模式进行测定,外标法定量。结果12种DL-PCBs在5~500μg/L范围内具有良好的线性关系,相关系数r均大于0.999。方法的检出限为0.5~0.8μg/kg,定量限均为5μg/kg,在5、10、100μg/kg添加水平的平均回收率为88.6%~115.0%,相对标准偏差小于6.5%(n=5)。结论该方法样品前处理简单快速,溶剂消耗少,对检测条件要求低,适用于同时测定小麦中12种DL-PCBs。

小麦PEBP-like基因等位变异与籽粒大小、粒重关系研究

小麦PEBP-like基因与籽粒大小、粒重相关。本文根据水稻GS3基因序列搜索小麦及其近源种属EST序列,电子克隆小麦PEBP-like基因,并设计特异引物在万县百麦子/京411构建的重组自交系群体(recomb inant inbredl ines,RILs)鉴定该基因变异与籽粒大小及粒重的关系。结果表明,本文小麦籽粒大小与粒重相关性较好,其中粒宽和粒重的相关性最好(0.668**),其次是粒厚(0.629**),粒长也与粒重呈极显著正相关(0.485**)。WKS3-8引物在亲本和群体中多态性较好,具有A型等位基因的家系,籽粒较小、粒重低,其大部分家系千粒重低于平均值(38.3g);而具有B型等位基因的家系,籽粒较大,粒重高,其大部分家系粒重高于平均值。上述说明PEBP-like基因等位变异与小麦粒长、粒宽、粒厚及粒重关系密切。

小麦颖果与根部Cathepsin B-like蛋白的初步研究

利用免疫组织化学技术观察了小麦(Triticum aestivum L.)灌浆时期颖果内以及苗期根部原生韧皮部Cathepsin B-like蛋白的分布以及活性变化。结果表明,在开花后1~9 d的小麦颖果内,Cathepsin Blike蛋白主要分布在内果皮细胞以及灌浆池两侧的维管束中;在开花后12~24 d的颖果中,糊粉层内的Cathepsin B-like蛋白含量逐渐增加,两侧维管束细胞中的Cathepsin B-like蛋白消失,颖果背部内果皮细胞的Cathepsin B-like蛋白含量减少并在细胞边缘出现聚集现象;在小麦苗期根部的原生韧皮部中,随着韧皮部筛分子的成熟,筛分子内的Cathepsin B-like蛋白含量逐渐下降直至消失。

三个类核糖核酸酶基因在磷饥饿条件下的表达(英文)

核糖核酸酶(RNases)可以将衰老的植物组织中的核糖核酸降解释放出磷元素,使它能够运送到幼嫩部位被重新利用。许多核糖核酸酶基因的表达受磷饥饿的正调控。利用已有的EST序列,从普通小麦“小偃54”中分离了3个核糖核酸酶基因的cDNA序列。这3个基因预测的氨基酸序列与S-核糖核酸酶和S-like核糖核酸酶(类核糖核酸酶)的氨基酸序列有较高的同源性。WRN1的表达受磷饥饿和衰老的负调控,而WRN2和WRN3受磷饥饿的正调控。

一个柱穗山羊草（Aegilops cylindrica）系统中的类Ph1基因

第一次在一个Ａｅ．ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ系统中发现了Ｐｈ１－ｌｉｋｅ基因，但它的作用略小于Ｐｈ１。同时证明了Ａｅ，ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ在控制染色体配对基因方面存在多态现象。ｐｈ１ｂ基因可以诱导普通小麦与Ａｅ．ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ间的部分同源染色体配对，同时用普通小麦对（中国春ｐｈ１ｂ突变体×Ａｅ．ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ）Ｆ_１回交获得了成功。表明利用ｐｈ１ｂ基因通过诱导部分同源染色体配对可以把Ａｅ．ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ中的有益基因导入到普通小麦中。

麦穗状钴镍合金微晶的合成研究

以二价钴盐、镍盐为前驱体,以酒石酸钠为络合剂,以次亚磷酸钠为还原剂,采用水热还原法制得形貌新颖的麦穗状钴镍合金微晶。该微晶由厚度约为100 nm的纳米板在"主茎"两侧按一定的方向排列而成。采用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对样品进行表征。考察了络合剂类型及用量、氢氧化钠用量对产品形貌的影响。结果表明:氢氧化钠是合成麦穗状微晶的关键,其用量直接影响产品的形貌;酒石酸钠作为络合剂对麦穗状结构的形成也起到了重要的作用。

BvGLP1过表达增强了转基因小麦对根腐病的抗性

类萌发素蛋白(germin-like protein,GLP)是一类含有cupins结构域的糖蛋白,在植物基础抗性等方面起着重要作用。本研究人工合成了甜菜GLP基因BvGLP1,并利用基因重组技术构建了受韧皮部特异表达启动子RSS1P驱动的BvGLP1基因单子叶植物表达载体pA20-RSS1P::BvGLP1。通过基因枪介导法将其转入小麦品种扬麦18中,对转基因扬麦18的T0至T3代植株中BvGLP1进行了PCR、半定量RT-PCR和荧光定量QPCR检测,并对转基因小麦进行根腐病和纹枯病抗性鉴定。结果表明,BvGLP1已转入转基因小麦扬麦18,并能在转基因小麦中遗传、转录表达;5个转BvGLP1基因小麦株系的根腐病抗性比受体品种扬麦18有显著提高,说明BvGLP1过表达增强了转基因小麦对根腐病的抗性。

小麦木瓜类半胱氨酸蛋白酶基因TaRD21的克隆及赤霉病菌诱导下的表达分析

木瓜类半胱氨酸蛋白酶(PLCPs)作为一类重要的蛋白水解酶,在植物生长发育以及胁迫应答过程中都发挥着重要作用。本研究从抗、感赤霉病小麦品种差异表达基因谱中获得1个注释为RD21 Cysteine proteases的EST(表达序列标签),以此序列检索小麦最新基因组数据库并设计引物,从小麦中克隆到3个基因,分别命名为TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D,属于PLCPs RD21家族。序列分析表明,3个基因的开放阅读框长度分别为1410、1428和1419 bp,分别编码469、475和472个氨基酸。序列比对发现,3个基因的序列相似性为89.3%,所编码蛋白的氨基酸序列相似性为95.6%。系统进化分析表明,TaRD21-2A、TaRD21-2B和TaRD21-2D蛋白的同源性较高,且与乌拉尔图小麦TuRD21A蛋白聚为一类。qRT-PCR分析表明,3个TaRD21基因均受水杨酸(SA)、乙烯利(ETH)以及赤霉病菌诱导表达;感病品种中,TaRD21-2A对SA和赤霉病菌的响应更迅速,且表达量较高;抗病品种中,TaRD21-2B和TaRD21-2D基因对ETH的响应更迅速。

甘肃黑麦在与普通小麦杂交导入黑麦有益基因中的作用

利用中国春ph1b突变体和中国春为母本 ,分别与甘肃黑麦和兰州黑麦杂交 ,F1 观察减数分裂中期染色体配对情况 ,并用中国春回交 ,统计回交结实率。研究表明 ,无论以CSph1b还是以CS做母本 ,用甘肃黑麦做父本的杂交组合 (CSph1b×甘肃黑麦和CS×甘肃黑麦 )F1 减数分裂中期染色体配对水平 ,均明显高于用兰州黑麦作父本的杂交组合 (CSph1b×兰州黑麦和CS×兰州黑麦 )。首次发现在中国的黑麦品种甘肃黑麦中含有促进部分同源杂色体配对基因。F1 减数分裂中期染色体配对情况分析表明 ,甘肃黑麦中可能含有 ph1b like基因 ,其作用与ph1b基因相似。回交结实情况表明 ,用甘肃黑麦为父本的杂交组合 [(CS×甘肃黑麦 )F1 ×CS和 (CSph1b×甘肃黑麦 )F1 ×CS]的回交结实率 ( 11 54和 1 0 6)显著高于用兰州黑麦为父本的组合 [(CS×兰州黑麦 )F1×CS和 (CSph1b×兰州黑麦 )F1 ×CS]的回交结实率 ( 0 16和 0 4 2 )。从染色体配对和回交结实情况看 ,利用ph1b基因的同时 。

影响小麦面团强度的贮藏蛋白基因表达研究

小麦品质主要由籽粒贮藏蛋白的含量和类型决定,高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GSs)组合是决定加工品质的主要因素。为了解HMW-GSs组合完全一致、蛋白含量相似的两个品种面团稳定时间相差近一倍的原因(郑麦158:高面团强度;郑麦369:低面团强度),通过转录组测序比较了籽粒发育中期3个时间点(花后14、21和28 d)的贮藏蛋白基因表达差异,分析了差异表达基因编码蛋白对面粉质量的贡献以及面粉的巯基含量差异等。结果表明,在3个时间点,两个品种间的HMW-GSs基因表达均无显著差异;郑麦158较郑麦369共有24个贮藏蛋白编码基因有显著表达差异,其中上调表达基因12个(23次),下调表达基因12个(23次)。12个显著上调表达基因中,包括9个燕麦类似蛋白基因(18次)、2个γ-醇溶蛋白基因(4次)和1个α-醇溶蛋白基因;在12个下调表达基因中,包括11个α-或α/β-醇溶蛋白基因(21次)和1个燕麦类似蛋白基因(2次)。两品种比较,郑麦158面粉的硫元素含量较低,但自由巯基和二硫键含量较高。基于蛋白二硫键预测和面粉蛋白质量评价模型分析结果,差异表达基因编码的燕麦类似蛋白和γ-醇溶蛋白对面团强度的贡献不低于优质HMW-GSs。推测燕麦类似蛋白与个别γ-醇溶蛋白可能是影响面团强度的重要蛋白;蛋白的高自由巯基含量是高面筋强度的分子基础。