HMW-GS缺失對(duì)寧麥9號(hào)加工品質(zhì)的影響及其分子基礎(chǔ).pdf

1、小麥籽粒貯藏蛋白主要由麥谷蛋白和醇溶蛋白組成，其中麥谷蛋白是影響面筋強(qiáng)度和加工品質(zhì)的主要因素。麥谷蛋白由高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）和低分子量麥谷蛋白亞基組成（LMW-GS）。雖然HMW-GS只占小麥籽粒貯藏蛋白總量的10％，但對(duì)小麥加工品質(zhì)和面筋強(qiáng)度具有決定性的作用。本研究以軟紅冬小麥寧麥9號(hào)野生型和寧麥9號(hào)Glu-D1x(2)、Glu-B1x(7)、Glu-B1y(8)、Glu-D1y(12)等4種單亞基缺失系為材料，研究了

2、HMW-GS缺失對(duì)籽粒品質(zhì)性狀、麥谷蛋白組份含量、溶劑保持力、面團(tuán)流變學(xué)特性以及餅干加工品質(zhì)的影響。同時(shí)，克隆了寧麥9號(hào)高分子量谷蛋白亞基基因，分析了其基因序列和氨基酸序列特征，研究了Glu-D1y(12)缺失的高分子量谷蛋白亞基基因編碼區(qū)序列特征及表達(dá)的分子基礎(chǔ)。具體研究結(jié)果如下:
　　1、HMW-GS缺失對(duì)寧麥9號(hào)加工品質(zhì)的影響
　　野生型與缺失型之間面粉蛋白含量、濕面筋含量、籽粒硬度和溶劑保持力以及面團(tuán)流變學(xué)特性均有顯

3、著差異。缺失型的餅干直徑變異范圍為30.59cm-31.79cm，顯著大于野生型寧麥9號(hào)的30.19cm。不同的單亞基缺失，顯著降低了面團(tuán)的形成時(shí)間、峰高峰寬、8分鐘帶寬等揉混儀參數(shù)指標(biāo)和溶劑保持力。各單亞基缺失型之間相比， X-型亞基缺失系的GMP％含量和HMW-GS含量較Y-型亞基缺失系低，即X-型亞基的HMW-GS含量顯著大于Y-型亞基的含量，其中Bx7亞基缺失系的GMP％含量最低。Glu-D1x(2)、Glu-B1y(8)缺失品

4、系的面粉蛋白含量、濕面筋含量和其他單亞基缺失品系相比顯著降低。Glu-Dx2缺失品系餅干直徑最大。Glu-B1y(8)、Glu-B1x(7)缺失品系的餅干直徑次之，Glu-D1y(12)缺失品系最小。
　　2、寧麥9號(hào)HMW-GS基因克隆和序列分析
　　克隆了寧麥9號(hào)Glu-B1、Glu-D1位點(diǎn)上4個(gè)HMW-GS基因，分析HMW-GS的基因序列和氨基酸序列，探討HMW-GS的分子結(jié)構(gòu)與面粉品質(zhì)之間的聯(lián)系。結(jié)果表明X-亞基含

5、有的四種重復(fù)序列較多，Y-亞基含有的四種重復(fù)序列較少，這表明HMW-GS的x-型亞基的中央重復(fù)區(qū)含有更多的β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，對(duì)面團(tuán)加工品質(zhì)的影響比y-型亞基要大，預(yù)示它們能使面團(tuán)具有較強(qiáng)的彈性。比較了四個(gè)亞基含有的谷氨酰胺(Q)的數(shù)量及其百分含量，結(jié)果顯示Glu-D1x(2)、Glu-B1y(8)亞基含有的谷氨酰胺(Q)的數(shù)量和摩爾百分含量均比較高，表明在Glu-D1x(2)、Glu-B1y(8)亞基中部重復(fù)區(qū)域彼此之間以氫鍵相結(jié)合形成長鏈

6、的能力較強(qiáng)，Glu-D1y(12)亞基含有的谷氨酰胺(Q)的數(shù)量較少，但其百分含量較高，達(dá)到35％，Glu-B1x(7)亞基的谷氨酰胺(Q)的百分含量比較低。
　　3、Glu-D1y(12)亞基缺失的分子基礎(chǔ)
　　研究EMS誘變的Glu-D1y(12)亞基缺失突變體，探究Glu-D1y(12)亞基沉默原因。通過分析Glu-D1y(12)亞基缺失突變體的DNA序列得到兩種類型的缺失突變體，一種突變類型是由于基因編碼區(qū)重復(fù)序列內(nèi)

7、的1個(gè)C/T替換導(dǎo)致編碼谷氨酰胺的CAA變?yōu)樘崆敖K止密碼TAA所致。另一種突變類型是由于編碼區(qū)重復(fù)序列內(nèi)的一個(gè)G/A的替換，導(dǎo)致編碼色氨酸的TGG變?yōu)樘崆敖K止密碼子TGA。說明提前終止密碼子在小麥HMW-GS基因沉默中有重要作用。本研究表明由EMS誘變主要誘發(fā)點(diǎn)突變，導(dǎo)致堿基從C到T的突變，從而致使C/G到T/A的轉(zhuǎn)換突變，最終導(dǎo)致沉默突變。對(duì)缺失突變體籽粒灌漿期Glu-D1y(12)亞基表達(dá)量進(jìn)行QRT-PCR分析，表明終止密碼子的提