親緣種質(zhì)高分子量麥谷蛋白對(duì)小麥品質(zhì)的影響及基因編碼區(qū)分子克隆.pdf

1、小麥貯藏蛋白主要由麥谷蛋白和醇溶蛋白組成，谷蛋白由高分子量谷蛋白亞基（HMW-GS）和低分子量谷蛋白亞基組成(LMW-GS)。雖然HMW-GS只占小麥貯藏蛋白總量的10％，但對(duì)小麥品質(zhì)或面筋質(zhì)量具有決定性的作用。利用特異麥谷蛋白亞基改良小麥品質(zhì)是小麥育種的重要手段之一。本研究選用攜帶不同外緣染色體的小麥材料進(jìn)行研究，鑒定其HMW-GS組成，分析小麥品質(zhì)，探討外緣染色體的HMW-GS導(dǎo)入對(duì)于小麥加工品質(zhì)的影響，同時(shí)對(duì)外緣染色體的HMW-G

2、S基因編碼區(qū)進(jìn)行分子克隆，以明確其影響品質(zhì)的分子基礎(chǔ)，從而為小麥品質(zhì)改良提供參考依據(jù)。主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下:
　　(1)長穗偃麥草代換系和添加系與普通小麥之間籽粒蛋白含量、濕面筋含量、GMP含量和乳酸SRC，以及面團(tuán)流變學(xué)特性均有顯著差異。DS1E/1A的面包總分81.5±0.71，顯著大于中國春的52±2.83。除DS1E/1D以外，其他長穗偃麥草代換系和添加系，顯著增加了面團(tuán)的形成時(shí)間，峰高峰寬，8分鐘帶寬和乳酸SRC，

3、從而顯著增加了面包體積。不同品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性研究表明，面包體積與GMP含量、乳酸SRC、峰高、峰寬以及八分鐘帶寬存在顯著性相關(guān)，與GMP相關(guān)系數(shù)最高，為0.938。研究還發(fā)現(xiàn)碳酸鈉SRC與和面時(shí)間、峰高、峰寬和八分鐘帶寬存在顯著負(fù)相關(guān)。因此在早代育種中可以根據(jù)GMP含量、乳酸SRC以及峰高等參數(shù)的快速測(cè)定準(zhǔn)確篩選出適合面包加工品質(zhì)的材料。
　　(2)克隆了長穗偃麥草1E亞基基因序列，該基因CDS序列全長1512個(gè)堿基對(duì)，推導(dǎo)的氨基酸

4、序列全長為502個(gè)氨基酸殘基?；蚪Y(jié)構(gòu)與已發(fā)表的HMW-GS亞基基因的結(jié)構(gòu)一致，不合內(nèi)含子，以信號(hào)肽、N-端保守區(qū)、中央重復(fù)區(qū)、C-末端構(gòu)成。與已克隆的HMW-GC基因序列比對(duì)，進(jìn)化樹分析將該基因與其他已登錄的長穗偃麥草y型基因和中間偃麥草基因聚在一起，與普通小麥的HMW-GS亞基x或y型基因相似度較低，實(shí)驗(yàn)材料中的1E基因?yàn)閥型高分子量麥谷蛋白亞基。
　　(3)對(duì)來源于野生粗山草D組染色體的50個(gè)人工合成小麥品系進(jìn)行品質(zhì)篩選，發(fā)

5、現(xiàn)品質(zhì)性狀間存在廣泛的遺傳變異。以HPLC微量測(cè)定谷蛋白大聚體和麥谷蛋白與醇溶蛋白比值為指標(biāo)，取最高和最低的各3-4份品系進(jìn)行進(jìn)一步品質(zhì)分析，結(jié)果表明SE43、SE63和SE76等3個(gè)品系在濕面筋含量、籽粒硬度、乳酸SRC及揉混參數(shù)等方面與SE32、SE66、SE75和SE77等品系存在顯著差異，前3個(gè)品系為屬強(qiáng)筋硬質(zhì)，后4個(gè)品系屬于弱筋軟質(zhì)。
　　(4)克隆了人工合成小麥Glu-D1位點(diǎn)上HMW-GS的x型和y型亞基基因，分析H

6、MW-GS的基因序列和推導(dǎo)的氨基酸序列，結(jié)果表明SE43、SE63和SE76等3個(gè)品系的Dy亞基基因序列一致，與SE32、SE66、SE75和SE77等品系的Dy亞基基因序列存在較大差異，基因進(jìn)化樹分析，SE63的Dy亞基與擬斯卑爾脫山羊草(A.speltoides)克隆的Dy亞基基因最近，而與粗山羊草中克隆的Dy亞基基因較遠(yuǎn)。
　　研究HMW-GS的分子結(jié)構(gòu)與小麥面粉品質(zhì)之間的聯(lián)系時(shí)發(fā)現(xiàn)小麥加工品質(zhì)產(chǎn)生的差異與HMW-GS基因的

7、分子結(jié)構(gòu)有關(guān)系，可能是發(fā)生β-轉(zhuǎn)角的重復(fù)序列和谷氨酰胺殘基數(shù)量的差異引起的。本研究比較了人工合成小麥2個(gè)亞基（Dx和Dy）的中部重復(fù)區(qū)域中發(fā)生β-轉(zhuǎn)角的序列，結(jié)果表明，x-亞基含有的四種重復(fù)序列多于y-亞基含有的四種重復(fù)序列，這表明HMW-GS的x-型亞基的中央重復(fù)區(qū)含有更多的β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，對(duì)面團(tuán)加工品質(zhì)的影響比Y-型亞基要大，預(yù)示它們能使面團(tuán)具有較強(qiáng)的彈性。比較了2個(gè)亞基含有的谷氨酰胺(Q)的數(shù)量及其百分含量，結(jié)果顯示，Dx亞基含有的