蛋白質(zhì)組技術(shù)在小麥谷蛋白分離與鑒定中的應(yīng)用.pdf

1、小麥谷蛋白是面筋的主要成分之一，對加工品質(zhì)有著重要決定作用。由于低分子量麥谷蛋白亞基(LMW-GS)組成復(fù)雜，等位變異豐富，不同實(shí)驗(yàn)室間缺乏統(tǒng)一判定標(biāo)準(zhǔn)與命名，對LMW-GS特別是Glu-A3和Glu-D3位點(diǎn)亞基的鑒定結(jié)果存在較大差異，單個(gè)LMW-GS對品質(zhì)的貢獻(xiàn)大小尚未達(dá)成共識。因此LMW-GS亞基的標(biāo)準(zhǔn)命名體系與分離方法對于LMW-GS的組成鑒定及與品質(zhì)的關(guān)系研究具有重要意義。收集了主要文獻(xiàn)中常用于高分子量麥谷蛋白亞基(HMW-G

2、S)和LMW-GS研究的國際小麥品種103份以及我國秋播麥區(qū)主栽品種與高代品系233份，利用十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)技術(shù)以及蛋白質(zhì)組核心技術(shù)雙向電泳(2-DE)和基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)(MALDI-TOF-MS)，分析HMW-GS和LMW-GS組成，建立了LMW-GS亞基的標(biāo)準(zhǔn)命名體系，驗(yàn)證了MALDI-TOF-MS質(zhì)譜技術(shù)在HMW-GS和LMW-GS鑒定中的應(yīng)用潛力與可行性。主要結(jié)果如下：

3、 1.同時(shí)利用SDS-PAGE、2-DE和MALDI-TOF-MS分析LMW-GS組成，建立了LMW-GS亞基的標(biāo)準(zhǔn)命名系統(tǒng)。在LMW-GS的鑒定中，2-DE分辨率最高，能夠檢測到的等位變異最豐富，2-DE和MALDI-TOF-MS皆能夠準(zhǔn)確鑒定Glu-A3位點(diǎn)的Glu-A3e和Glu-A3f亞基。此外，用2-DE能夠檢測出稀有亞基Glu-A3g。三種方法對Glu-B3位點(diǎn)亞基的鑒定結(jié)果基本一致。在Glu-D3位點(diǎn)，SDS-PAG

4、E檢測到的Glu-D3d亞基，用2-DE和MALDI-TOF-MS檢測不到，但用2-DE檢測到了較Glu-D3c亞基少一個(gè)蛋白點(diǎn)的Glu-D3c*亞基。共鑒定出22個(gè)等位變異，其中Glu-A3位點(diǎn)7個(gè)，包括Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d、Glu-A3e、Glu-A3f和Glu-A3g，Glu-B3位點(diǎn)10個(gè)，包括Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3b*、Glu-B3c、Glu-B3d/i(/表示不

5、能明確區(qū)分的亞基類型，下同)、Glu-B3g、Glu-B3g*、Glu-B3h、Glu-B3i*和Glu-B3j，Glu-D3位點(diǎn)5個(gè)，包括Glu-D3a、Glu-D3b、Glu-D3c、Glu-D3c*和Glu-D3f。 2.MALDI-TOF-MS是分析HMW-GS組成的高效、快速質(zhì)譜技術(shù)，對于Glu-B1位點(diǎn)等位變異如7a*、7b*、8a*、8b*和7OE等SDS-PAGE不能區(qū)分的亞基鑒定特別有效，能夠快速鑒定與超強(qiáng)筋小

6、麥密切相關(guān)的亞基7OE。用MALDI-TOF-MS質(zhì)譜技術(shù)在Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1位點(diǎn)分別檢測到1個(gè)、15個(gè)和4個(gè)等位變異，其中Glu-B1位點(diǎn)的等位變異包括6+8b*、7、7+8、7+8a*、7+8b*、7a*+8、7b*+8、7OE、7OE+8、7OE+8a*、7OE+8b*、7+9、13+16、14+15or20和17+18亞基。在參試材料中檢測到6個(gè)7+8a*、6個(gè)7+8b*和4個(gè)7OE+8a*亞基，在Aca6

7、01、冀麥24和綿陽940112中檢測到7OE+8b*亞基，在ProINTAIslaVerde、濟(jì)麥20和Opata中檢測到13+16亞基，在Eshimashinriki和煙475中檢測到7b*+8亞基，在Orca中檢測到7單亞基，在濟(jì)麥19中檢測到7a*+8亞基。優(yōu)質(zhì)亞基7OE+8在我國小麥品種中的頻率較低，僅為3.4％，這可能是我國小麥面筋品質(zhì)較差的主要原因之一。 3.MALDI-TOF-MS質(zhì)譜技術(shù)是LMW-GS鑒定的重要

8、方法之一，適于LMW-GS的大規(guī)模鑒定，在品種快速鑒定中具有廣闊的應(yīng)用前景。MALDI-TOF-MS質(zhì)譜分析表明，LMW-GS的分子量約為30-43kDa，Glu-A3位點(diǎn)亞基的特征峰主要分布于分子量較高的41.8-42.1kDa區(qū)和43.5-43.8kDa區(qū)，Glu-B3位點(diǎn)亞基的特征峰主要分布于40.1-40.2kDa區(qū)和42.8-43.3kDa區(qū)，Glu-D3位點(diǎn)亞基的特征峰主要分布于分子量較低的33.2-33.7kDa區(qū)。MAL

9、DI-TOF-MS質(zhì)譜技術(shù)能夠鑒定的LMW-GS等位變異有15個(gè)，Glu-A3位點(diǎn)5個(gè)，包括Glu-A3a/c，Glu-A3b，Glu-A3d、Glu-A3e和Glu-A3f,Glu-B3位點(diǎn)5個(gè)，包括Glu-B3b，Glu-B3d、Glu-B3f/g、Glu-B3h和Glu-B3j，Glu-D3位點(diǎn)5個(gè)，包括Glu-D3a、Glu-D3b、Glu-D3c、Glu-D3c/d和Glu-D3f。其中MALDI-TOF-MS對Glu-A3e

10、和Glu-A3f亞基的鑒定較SDS-PAGE有效。 本試驗(yàn)同時(shí)利用SDS-PAGE技術(shù)以及蛋白質(zhì)組核心技術(shù)2-DE和質(zhì)譜技術(shù)分析LMW-GS組成，建立了LMW-GS亞基的標(biāo)準(zhǔn)命名系統(tǒng)。首次利用MALDI-TOF-MS質(zhì)譜技術(shù)對我國秋播麥區(qū)小麥品種的HMW-GS和LMW-GS進(jìn)行大規(guī)模深入系統(tǒng)的研究，并與SDS-PAGE電泳結(jié)果相比較，以進(jìn)一步驗(yàn)證MALDI-TOF-MS質(zhì)譜技術(shù)在麥谷蛋白亞基的鑒定中應(yīng)用的可行性與可靠性。上述結(jié)果