粘果山羊草(Aegilops kotschyi)puroindoline基因的克隆与表达分析

摘要

籽粒硬度是小麦加工品质的重要影响因素。籽粒硬度生化标记Friabilin蛋白主要由PuroindolineA(PinA)和PuroindolineB(PinB)构成,它们的编码基因puroindolinea(Pina)和puroindolineb(Pinb)紧密连锁,位于Ha(hardness)位点,是控制籽粒硬度的主效基因。根据小麦Pina、Pinb的保守序列,设计合成了2对特异性引物,对粘果山羊草Aegilopskotschyi(UUSS)3个材料的基因组DNA和胚乳RNA进行Pina、Pinb基因克隆、序列测定和表达分析,发现了3个新型Pina等位基因和4个新型Pinb等位基因。新型puroin-doline等位基因全长447bp,编码148个氨基酸残基,具有麦类作物puroindoline基因特有的信号肽序列和色氨酸结构域。与Pina-D1a相比较,新型Pina等位基因核苷酸同源性分别为98.7%、98.4%、97.5%,氨基酸同源性分别为96.6%、95.9%、93.9%。等位基因Pina-allele-2包含一个位于色氨酸结构域内的突变位点(Lys70Arg)。新型Pinb等位基因与Pinb-D1a相比较,其核苷酸同源性分别为93.3%、94.6%、94.6%、94.4%,氨基酸同源性分别为90.5%、93.2%、93.2%、92.6%。等位基因Pinb-allele-1含有一个紧邻色氨酸结构域的突变位点(Val66Phe)。Southernblot分析结果表明,3个材料中Pina和Pinb基因都含有2个拷贝。RT-PCR和Westernblot都证实了Pina、Pinb基因在籽粒胚乳中的表达。研究结果显示山羊草中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因,为小麦分子育种提供了丰富的的遗传资源。