Molecular characterization and phylogenetic analysis of a novel glutenin gene (Dy10.1t) from Aegilops tauschii

摘要

A novel y-type high molecular mass glutenin subunit (HMM-GS) possessing a mobility that is slightly slower than that of the subunit Dy10 obtained by SDS-PAGE, named Dy10.1t, in the wild wheat Aegilops tauschii was identified by 1- and 2-dimensional gel electrophoresis, capillary electrophoresis, and matrix-assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). The gene encoding the HMM subunit Dy10.1t was amplified with allele-specific PCR primers, and the amplified products were cloned and sequenced. The coding domain of the Dy10.1t subunit gene consisted of 1980 bp encoding a protein of 658 residues with an M_rs of 68 611 Da, which was similar to the M_rs determined by MALDI-TOF-MS. The deduced amino acid sequence indicated that Dy10.1t subunit displayed a greater similarity to the Dy12 subunit, differing by only 8 amino acid substitutions. Six coding region single-nucleotide polymorphisms were discovered in the Dy10.1t gene by multiple alignments (1 per 330 bp), 1 in the N-terminal domain and the others in the central repeats. Five of them resulted in residue substitutions, whereas 3 created enzyme site changes. The homology and neighbour-joining trees constructed from code domain sequences of 20 x- and y-type glutenin genes from different Triticum species separated into 2 halves, which corresponded to the x-type and y-type HMM glutenin alleles. Phylogenetic analysis revealed that the Glu-1 gene duplication event probably occurred at about 16.83 million years ago, whereas the divergence times of A, B, and D genomes within x-type and y-type halves were before 7.047 and 10.54 million years ago, respectively.Key words: HMW glutenin genes, MALDI-TOF-MS, AS-PCR, cSNP, phylogenetic analysis, Aegilops tauschii.Une nouvelle sous-unité de gluténine de haut poids moléculaire (HMM-GS) de type y possédant une mobilité légèrement inférieure à celle de la sous-unité Dy10 en gel SDS-PAGE, nommée Dy10.1t, a été identifiée chez le blé sauvage Aegilops tauschii par électrophorèse en gel 1D et 2D, par électrophorèse capillaire (CE) et par spectrométrie de masse MALDI-TOF-MS. Le gène codant pour la sous-unité Dy10.1t a été amplifié à l'aide d'amorces AS-PCR et les amplicons ont été clonés et séquencés. La région codante du gène Dy10.1t compte 1980 pb pour une protéine de 658 acides aminés dont la masse moléculaire prédite est de 68 611 Da, soit une valeur semblable à celle déterminée par l'analyse MALDI-TOF-MS. La séquence prédite d'acides aminés indique que la sous-unité Dy10.1t serait plus semblable à la sous-unité Dy12 dont elle ne différerait que par 8 substitutions. Six polymorphismes mononucléotidiques au sein de la région codante (cSNP) ont été trouvés au sein du gène Dy10.1t suite à des alignements multiples (1 SNP/330 pb), soit un dans le domaine N-terminal et les autres au sein de répétitions centrales. Cinq de ceux-ci entraînent des substitutions et trois produisaient des changements de sites enzymatiques. Les arbres d'homologie et « neighbour-joining » construits à partir des séquences du domaine codant de 20 gènes de gluténines de type x ou y provenant de différentes espèces du genre Triticum formaient deux branches correspondant aux types x et y des allèles des gènes HMM-gluténine. L'analyse phylogénétique a révélé que la duplication du gène Glu-1 se serait produite il y a environ 16,83 million d'années tandis que la divergence entre les génomes A, B et D au sein des branches x et y se serait produite il y a moins de 7,047 et 10,54 million d'années, respectivement.Mots clés : gènes de gluténine-HMW, MALDI-TOF-MS, AS-PCR, cSNP, analyse phylogénétique, Aegilops tauschii.[Traduit par la Rédaction]