小麦体细胞杂种及其亲本低分子量麦谷蛋白亚基编码序列的比较研究

摘要

本论文为了研究小麦体细胞杂种低分子量麦谷蛋白(LMW-GS)在小麦品质改良中的作用及遗传变异规律，对体细胞杂种优质品系7-4-1-2，Ⅱ-6-1，Ⅱ-11-3及其亲本高冰草和济南177进行了低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)分析，杂种含有双亲蛋白谱带和新带。利用基因组PCR的方法，分离和鉴定了高冰草、济南177和体细胞杂种7-4-1-2的9个、11个和8个LMW-GS编码基因。与已经登记的小麦及其近缘物种的LMW-GS基因序列的比较分析发现来自济南177和杂种的LMW-GS基因的同源性较高，大部分在80％以上，平均在90％以上；而高冰草LMW-GS基因的同源性相对较低而且变化较大，变化范围在50-90％，平均为72.3％。根据成熟蛋白第一个氨基酸的类型，科学家将小麦LMW-GS分为s-型、m-型和i-型。在本文克隆的28个LMW-GS基因序列中，有20个是m-型，包括济南177的11个(全部)，杂种的7个和高冰草的2个；没有s-型和i-型的LMW-GS存在。而其它8个LMW-GS基因，由于它们没有典型的N-端保守区而无法归入以上三种类型。根据LMW-GS的N-端、C-端保守区序列特点与同源性的大小，Ikeda等(2002)进一步将LMW-GS基因分为6类12组。按照他们的分类标准，本实验来源于济南177的LMW-GS有五个符合其类型；来源于杂种的LMW-GS有两个符合其类型；来源于高冰草的LMW-GS没有一个符合其分类类型。LMW-GS有比较高的假基因比率，在以上高冰草、杂种和济南177的LMW-GS中分别有2个、1个和5个假基因。 已有的研究认为，LMW-GS的Cys残基的数量、位置和重复单元的重复次数均与品质贡献密切相关。在我们所克隆的序列中，Cys残基的数量大多数为8个：杂种中有5个LMW-GS基因含8个Cys残基，8217有10个Cys残基，8129有7个Cys残基；在177中仅177-14有7个Cys残基，其他均为8个Cys残基；高冰草中的Cys残基的数量变化较大，AeL2和AeL5个有9个Cys残基，AeL7和AeL9有7个Cys残基，其余4个含有8个Cys残基。Cys残基在基因中的位置与形成分子间二硫键和分子内二硫键有关，其中能够形成多少分子间二硫键可能是该基因能否参与高聚物形成的关键，进而可能影响面团的品质。在我们测序的基因中，AeL2、AeL5含有9个Cys残基，8217含有10个Cys残基，也就是说它们可能分别可以形成3个、3个和4个分子间二硫键。其次，重复单元的重复次数决定高聚物的大小。在得到的序列中，9个含有较多的重复单元(20个左右)，其中包含AeL2和8127。这两个基因在结构上符合优质亚基的构型，并且彼此具有99.4的序列同源性，由此推测，8127来源于AeL2，该基因与体细胞杂种的优质相关。 同源性比较分析显示：在杂种LMW-GS基因中，4个与济南177聚在一起，2个与高冰草的LMW-GS基因聚在一起，2个与双亲较远。利用AS-PCR的方法对杂种LMW-GS基因进行了初步定位，已将一个LMW-GS基因定位在Glu-D3位点上。

目录

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摘要

符号说明

第一部分文献综述

第二部分试验部分

参考文献

硕士学习期间发表的文章及基因序列

致谢

附录：