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提高水稻种子贮藏蛋白含量有利于改善稻米的营养价值,近年来逐渐成为水稻品质育种的重要目标之一。由于栽培稻种中稻米蛋白质含量遗传基础狭窄,缺乏高蛋白质含量的遗传物质。而云南三种野生稻种子中的蛋白含量显著高于栽培稻,所以研究其有关贮藏蛋白质组分情况,对于发掘利用野生稻种子高蛋白含量改良栽培稻营养品质具有重要作用。
本研究通过蛋白质含量的Bradford测定,蛋白质的SDS-PAGE电泳,高分辨率的蛋白质2-DE电泳,结合LC/MS质谱鉴定技术以及生物信息学的分析,对三种云南野生稻、一个粳稻和一个籼稻品种的种子蛋白进行研究,研究结果如下:
1.对五种材料种子总蛋白和谷蛋白含量的分别测定,发现导致云南三种野生稻的种子蛋白含量显著高于栽培稻的蛋白质成分主要是谷蛋白,其相关系数高达+0.98。
2.对五种材料种子总蛋白的SDS-PAGE电泳分析,发现在普通野生稻中谷蛋白前体表达量明显高于栽培稻;疣粒野生稻中谷蛋白酸性亚基和碱性亚基表达量都明显高于栽培稻,并且其中谷蛋白酸性亚基类型和栽培稻明显不同,同时醇溶性蛋白表达量低于一般栽培稻;药用野生稻的醇溶蛋白亚基类型和栽培稻不同。
3.对五种材料种子总蛋白的2-DE电泳分析,发现在谷蛋白前体区、谷蛋白酸性亚基区、谷蛋白碱性亚基区,野生稻有特异的蛋白类型,特有蛋白点共18个;同时发现野生稻的有些蛋白质类型虽然和栽培稻相同,但是其表达量高于栽培稻,表达量增加的主要蛋白质点共17个。
4.通过LC/MS质谱鉴定了三种野生稻种子2-DE中的差异蛋白点6个(每种野生稻各2个),其中1个为谷蛋白type-A2型前体,其他5个可能为新蛋白。
通过本研究,首次构建了高质量的野生稻种子蛋白2-DE图谱,找到了野生稻种子和栽培稻种子蛋白表达的差异并对其中的一些差异蛋白进行鉴定,从蛋白水平上基本弄清了野生稻种子蛋白高于栽培稻的原因,为从基因水平上认识野生稻种子高蛋白表达机制奠定了基础,同时为以后利用野生稻种子高蛋白优良性状进行水稻种子品质育种提供了理论基础。