论文部分内容阅读
由于高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）在普通小麦加工品质中的重要作用而被广泛重视和从多个角度进行深入研究。通过对普通小麦HMW-GS的分析可以看出,普通小麦中HMW-GS类型,尤其是与优质密切相关的亚基类型较少,远不能满足人们对面粉品质的要求,而小麦野生近缘种的HMW-GS组成都表现丰富的多样性,其中与小麦属亲缘关系密切的山羊草属（Aegilops L.）更备受瞩目。因此,寻找新的优质HMW-GS类型随之成为小麦品种品质改良十分重要的研究领域。 研究以山羊草属二倍体Sitopsis组中Ae.speltoides（SsSs）,Ae.searsii(SseSse),Ae.bicornis（SbSb）,Ae.sharonensis(SshSsh)和Ae.longissima（SlSl）五个种为材料,通过SDS-PAGE分离和鉴定HMW-GS的组成和多态性;应用兼并性引物,基因组PCR扩增Ae.searsii和Ae.bicornis中的HMW-GS开放阅读框（ORFs）和5′端启动子序列,利用定向缺失技术对其进行克隆和测序,获得一系列HMW-GS的全基因序列,在大肠杆菌BL21中成功进行成熟蛋白的体外表达和分离,并通过Western blot的验证。 研究结果表明,Aegilops Sitopsis组中所有的供试材料,均含有高分子量谷蛋白亚基基因位点,分别编码x-和y-型两条HMW-GS,HMW-GS组成呈多态性分布。 根据Aegilops Sitopsis组的高分子量谷蛋白亚基在SDS-PAGE中的电泳迁移率,从Ae.searsii和Ae.bicornis中分别克隆出4个x-和y-型高分子量谷蛋白亚基基因序列,与普通小麦中的HMW-GS基因序列相比较有较高的同源性,没有内含子结构,完整的开放阅读框内均包括信号肽、N-端、C-端和中央重复区四个部分,分子量的差异主要由中央重复区的长度决定。克隆的HMW-GS基因符合典型的x-型（N-端含有3个半胱氨酸残基,C-端含有1个半胱氨酸残基）和y-型HMW-GS（N-端含有5个半胱氨酸残基,C-端和中央重复区末端均含有一个半胱氨酸残基）的半胱氨酸残基特征。Ae.searsii和Ae.bicornis与普通小麦的HMW-GS基因的5′端上游1100bp左右的启动子区,核苷酸序列同源性达96%,主要差异是单个核苷酸碱基的变化和短核苷酸序列的缺失与插入。HMW-GS的启动子区均含有“TATA-box”和“cereal-box”结构,符合禾谷类储藏蛋白启动子的结构特征。 从Ae.searsii中克隆的49077-x是一个新型的HMW-GS,比典型的x-型HMW-GS在其中央重复区C-端有一个额外的半胱氨酸残基,具有优质HMW-GS（1Dx5）结构的基本特征。49077-x的C-端和中央重复区C-端氨基酸序列和模序（motif）类型同y-型HMW-GS相似,与49077-y有159个氨基酸残基的完全相同,可能是编号IG49077的西尔斯山羊草(Ae.searsii,SseSse)在进化过程中由于部分基因序列缺失/替换造成的,而49077-x在小麦面粉品质中的作用有待于通过体外揉面试验和转基因工作更进一步的研究。从Ae.bicornis中克隆的Y52-y是一个分子量高于普通小麦已知y-型亚基的新型HMW-GS,中间重复区具有18个连续六肽加九肽组合的结构,这一特征在已发表的其它y-型HMW-GS中没有出现。