一粒系小麥種質(zhì)資源分子生物學研究.pdf

1、一粒系小麥為二倍體小麥，包括栽培一粒小麥、野生一粒小麥和烏拉爾圖小麥。作為多倍體小麥A染色體組的供體物種，一粒系小麥一直被認為是改良小麥的重要基因資源。本文采用APAGE、SDS-PAGE和RAMP標記研究了一粒系小麥之間的遺傳關(guān)系，并對低分子量谷蛋白亞基基因以及α-醇溶蛋白基因進行了分離、克隆和序列分析。主要結(jié)果如下： 1.利用酸性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Acid-polyacrylamidegelelectrophoresis，

2、APAGE)檢測與分析表明，113份一粒系小麥醇溶蛋白位點存在豐富的等位變異，其醇溶蛋白帶紋遺傳相似性在0.100和0.960之間，平均變異系數(shù)為0.442。在供試材料中，烏拉爾圖小麥的遺傳多樣性最高，而栽培一粒小麥的遺傳多樣性最低。聚類分析表明，一粒系小麥可分為兩大類。在30份野生一粒小麥、41份栽培一粒小麥和42份烏拉爾圖小麥中，鑒定的醇溶蛋白等位基因個數(shù)分別為37、33和38個，其等位基因平均遺傳多樣性系數(shù)分別為0.9378、0.

3、9314和0.9251。 2.利用十二烷硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳法(SodiumDodecylSulphate-polyacrylamideGelElectrophoresis，SDS-PAGE)檢測與分析表明，在113份一粒系小麥材料中，共有7種1Ax和5種1Ay高分子谷蛋白亞基類型，形成20種亞基組合類型。在30份野生一粒小麥中，共有5種1Ax和4種1Ay亞基類型，形成12種亞基組合類型；在41份栽培一粒小麥中，僅發(fā)現(xiàn)2種

4、1Ax和2種1Ay亞基類型，形成2種亞基組合類型。在42份烏拉爾圖小麥中，也檢測到2種1Ax和2種1Ay亞基類型，形成6種亞基組合類型。因此，高分子谷蛋白亞基的變異在野生一粒小麥中較高，而在栽培一粒小麥和烏拉爾圖小麥中則相對較低。 3.應(yīng)用RAMP標記對70份一粒系小麥的遺傳多樣性進行了檢測與分析。結(jié)果表明，20對RAMP引物組合共擴增出99條帶，平均每對引物可擴增出4.95條多態(tài)性帶。在栽培一粒小麥、野生一粒小麥和烏拉爾圖小麥

5、中，RAMP標記的多態(tài)性分別為90.6％、93.0％和94.5％。利用RAMP擴增的條帶計算材料間的遺傳相似性系數(shù)，發(fā)現(xiàn)一粒系小麥內(nèi)整體遺傳多樣性為0.3317。其中，烏拉爾圖小麥的遺傳多樣性最高(為0.3219)，而栽培一粒小麥的遺傳多樣性則最低(為0.1437)。遺傳聚類分析表明，一粒系小麥很明顯地分為兩大類。其中，栽培一粒小麥和野生一粒小麥聚為一類，烏拉爾圖小麥則聚為另一類。 4.通過基因組PCR方法，從栽培一粒小麥和野生

6、一粒小麥中分離出2個i-型低分子量谷蛋白亞基基因，分別命名為LMW-Em(登錄號DQ234068)和LMW-Eb(登錄號DQ234069)。LMW-Em和LMW-Eb編碼區(qū)長度分別為1041bp和885bp，相應(yīng)可編碼345和293個氨基酸殘基的多肽，均無N-末端區(qū)而具有信號肽、富含脯氨酸和谷氨酰胺的中部重復(fù)區(qū)、C-末端非重復(fù)區(qū)的典型i-型低分子量谷蛋白亞基結(jié)構(gòu)。進一步分析表明，LMW-Em基因與已報道的一個基因序列完全相同，而LMW-

7、Eb為新基因。對已知的所有i-型低分子量谷蛋白基因基因系統(tǒng)進化分析表明，這些基因可分為兩大類，其中的一類又可分為5個亞類。而且，目前所已知的i型低分子量谷蛋白亞基基因均定位于1A染色體上，從B和D基因組中尚未得到i型低分子量谷蛋白亞基基因。 5.應(yīng)用基因組PCR方法，從一粒系小麥中分離出8個α-醇溶蛋白基因序列，其中2個源自烏拉爾圖小麥、2個源自栽培一粒小麥、4個源自野生一粒小麥。這些基因分別定名為gli-ul、gli-u2、g

8、li-ml、gli-m2、gli-bl、gli-b2、gli-b3和gli-b4，其基因登錄號依次為DQ401696至DQ401703。這8個α-醇溶蛋白基因均具有典型α-醇溶蛋白的一般結(jié)構(gòu)，由信號肽、N-端重復(fù)區(qū)、兩個多聚谷氨酰胺區(qū)和兩個特征區(qū)組成，其中DQ401696,DQ401698和DQ401700為功能基因，其它5個為假基因。研究表明，在多倍體小麥形成前，高比例的α-醇溶蛋白假基因在二倍體小麥中已經(jīng)存在，而且栽培和野生一粒小麥