小麦种子贮藏蛋白质研究进展

小麦醇溶蛋白组成可以作为小麦品种鉴定的指纹图谱,其分离方法有酸性电泳、反相高压液相色谱（RP－HPLC）和毛细管电泳（CE）等手段,3种方法相互补充,而CE分辨率最高。对醇溶蛋白酸性电泳条件的改良和完善仍在进行中,利用最新的分离技术对小麦醇溶蛋白基因进行染色体定位和遗传行为分析是近年来醇溶蛋白研究的另一领域。小麦高分子量麦谷蛋白亚基（HMW－GS）与小麦面包烘烤质量密切相关,关于它的研究目前主要集中在3个方面;对各个迁3移率较近的亚基进行快速,准确分离方法的研究,HMW－GS与小麦面包烘烤质量关系的研究和通过基因工程来改良小麦的品质、提高面粉的加工特性等。低分子量麦保蛋白（LMW－Glutenin)影响小麦面粉的特性,截止目前已经获得了17个该基因的克隆,并对其基因结构进行了描述,有些低分子量麦谷蛋白亚基（LMW－GS）加入碱性面粉后改变了面筋的性质,报道了小麦醇溶蛋白,高分子量麦谷蛋白亚（HMW－GS）、低分子量麦谷蛋白亚基（LMW－GS）3个方面的最新研究进展。     

纬度变化对不同冬小麦品种蛋白质组分的影响

选用6个有代表性的冬小麦品种在河南省5个不同纬度试验点（32°—36°N）进行种植,研究纬度变化对冬小麦蛋白质组分含量的影响.结果表明：纬度变化对冬小麦清蛋白、麦谷蛋白含量和谷/醇比值有显著影响,而基因型差异对蛋白质组分的影响不显著.随着纬度的升高,清蛋白和醇溶蛋白含量呈降低趋势,而麦谷蛋白含量、谷/醇比值、蛋白质组分之和及小麦产量呈递增趋势.与其他试验点相比,信阳种植的6个小麦品种的清蛋白含量相对较高,驻马店和许昌的醇溶蛋白含量较高,而武陟和汤阴的麦谷蛋白含量较高.5月份平均气温、总日照时数和降雨量与小麦蛋白质组分地点间变化关系密切.因此,生产上选择适宜的小麦种植区,同时可在5月份采取改善光合作用、延长灌浆时间等栽培措施,以提高小麦籽粒品质.     

土壤肥力对小麦籽粒蛋白质组分含量及加工品质的影响

研究了基础土壤肥力对小麦籽粒蛋白质组分含量变化及加工品质的影响。结果表明,高肥力土壤栽培的小麦比低肥力土壤栽培的小麦,其籽粒蛋白质及各组分含量都显著提高,但清蛋白和球蛋白占总蛋白含量的比例为低肥力土壤高于高肥力土壤,而醇溶蛋白和麦谷蛋白为高肥力土壤高低肥力土壤;低肥力土壤栽培的小麦籽粒醇溶蛋白开始形成的时间比高肥力的早,高肥力土壤栽培小麦的籽粒醇溶蛋白和麦谷蛋白含量的提高主要源于灌浆后期合成的快,高肥力土壤垢小麦湿面筋含量,沉降值,吸水率,面团形成时间,稳定时间,断裂时间和评价值均显著或极显著高于或长于低肥力的。     

乌拉尔图小麦（Triticumurartu）lAy高分子量麦谷蛋白亚基基因编码区的克隆与鉴定

应用简并性引物和基因组PCR反应从乌拉尔图小麦(Triticumurartu)不同种质材料中获得并测定了表达型和沉默型lAy高分子量麦谷蛋白亚基基因全长编码区的基因组DNA序列。表达型lAy基因编码区的序列与前人已发表的y型高分子量麦谷蛋白亚基基因编码区的序列高度同源,由其推导的lAy亚基的一级结构与已知的高分子量麦谷蛋白亚基相似。在细菌细胞中,表达型lAy基因编码区的克隆序列可经诱导而产生lAy蛋白,该蛋白与种子中lAy亚基在电泳迁移率和抗原性上类似,表明所克隆的序列真实地代表了表达型lAy基因的全长编码区。但是,本研究所克隆的沉默型lAy基因的编码区序列因含有3个提前终止子而不能翻译成完整的lAy蛋白。讨论了表达型lAy基因在小麦籽粒加工品质改良中的潜在利用价值以及lAy基因沉默的机制。     

乌拉尔图小麦(Triticum urartu)1Ay高分子量麦谷蛋白亚基基因编码区的克隆与鉴定(英文)

应用简并性引物和基因组PCR反应从乌拉尔图小麦(Triticum urartu)不同种质材料中获得并测定了表达型和沉默型1Ay高分子量麦谷蛋白亚基基因全长编码区的基因组DNA序列。表达型1Ay基因编码区的序列与前人已发表的y型高分子量麦谷蛋白亚基基因编码区的序列高度同源,由其推导的1Ay亚基的一级结构与已知的高分子量麦谷蛋白亚基相似。在细菌细胞中,表达型1Ay基因编码区的克隆序列可经诱导而产生1Ay蛋白,该蛋白与种子中1Ay亚基在电泳迁移率和抗原性上类似,表明所克隆的序列真实地代表了表达型1Ay基因的全长编码区。但是,本研究所克隆的沉默型1Ay基因的编码区序列因含有3个提前终止子而不能翻译成完整的1Ay蛋白。讨论了表达型1Ay基因在小麦籽粒加工品质改良中的潜在利用价值以及1Ay基因沉默的机制。     

乌拉尔图小麦(Triticum urartu)1Ay高分子量麦谷蛋白亚基基因编码区的克隆与鉴定

应用简并性引物和基因组PCR反应从乌拉尔图小麦(Triticum urartu)不同种质材料中获得并测定了表达型和沉默型1Ay高分子量麦谷蛋白亚基基因全长编码区的基因组DNA序列.表达型1Ay基因编码区的序列与前人已发表的y型高分子量麦谷蛋白亚基基因编码区的序列高度同源,由其推导的1Ay亚基的一级结构与已知的高分子量麦谷蛋白亚基相似.在细菌细胞中,表达型1Ay基因编码区的克隆序列可经诱导而产生1Ay蛋白,该蛋白与种子中1Ay亚基在电泳迁移率和抗原性上类似,表明所克隆的序列真实地代表了表达型1Ay基因的全长编码区.但是,本研究所克隆的沉默型1Av基因的编码区序列因含有3个提前终止子而不能翻译成完整的1Ay蛋白.讨论了表达型1Ay基因在小麦籽粒加工品质改良中的潜在利用价值以及lAy基因沉默的机制.     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基的遗传变异与小麦加工品质改良

高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）是小麦胚乳中一种具有多态性的蛋白质组分,在面团中它们可以通过相互之间或与低分子量麦谷蛋白亚基（LMw-Gs）之间形成二硫键来组成麦谷蛋白多聚体。由于其在小麦面粉加工所需的粘性和弹力方面具有极其重要的作用,过去几十年间在小麦加工品质相关蛋白研究方面的工作大多数集中在高分子量麦谷蛋白亚基上。近几年在高分子量麦谷蛋白亚基及其编码基因的鉴定、基因的遗传变异以及不同变异在小麦加工品质中的作用方面进行了大量研究。本文对近几年在HMW-GS领域的研究进展进行综述并且重点讨论HMW-GS的变异及其对小麦品质育种的重要意义。     

两种冠温型冬小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态

 于2001～2003年对河南省主要推广的3个冬小麦 (Triticum aestivum)品种冠温特征、籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态进行了研究。结果表明：‘豫麦50’在灌浆后期冠层温度明显降低,表现为冷尾型,而‘豫麦34’、‘豫麦70’冠层温度有上升的趋势,表现为暖尾型 ,在灌浆末期冷尾型与暖尾型小麦冠层温度相差超过2.5 ℃。不同冠温小麦籽粒蛋白质和淀粉组分积累动态表现出差异：暖尾型小麦清蛋白、球蛋白积累量在灌浆后期显著高于冷尾型品种,最终醇溶蛋白积累量品种间差异不显著,麦谷蛋白积累量在花后15 d以前差异不显著,但开花 20 d后暖尾型小麦麦谷蛋白积累量增大,与冷尾型小麦差异达到1%显著水平,最终麦谷蛋白与总蛋白质含量比例亦表现出同样的趋势,麦谷蛋白含量与灌浆中、后期冠层温度和整个灌浆期平均冠层温度均达到显著正相关,相关系数分别为0.7781、0.865、0.968 7;不同冠温型 小麦淀粉组分积累量与直/支差异不大,但淀粉糊化特性表现出明显的差异,除稀懈值外, 暖尾型小麦与冷尾型小麦峰值粘度、低谷粘度、最终粘度、糊化时间、糊化温度和反弹值差异分别达到1%显著水平。     

小麦低分子量麦谷蛋白亚基功能标记研究进展

小麦是我国主要的粮食作物之一,籽粒中的低分子量麦谷蛋白对于小麦面包的加工品质具有重要的作用。近年来,利用分子标记技术检测小麦低分子量麦谷蛋白亚基（low molecular weight glutenin subunit,LMW-GS）的类型和组成已成为小麦品质改良的研究热点之一。主要综述了小麦低分子量麦谷蛋白亚基基因和蛋白质的结构特征、分类以及功能标记的研究进展,讨论了开发利用小麦Glu-A3、Glu-B3、Glu-D3位点LMW-GS功能标记的意义及存在的问题,并强调了LMW-GS分子标记检测技术的革新及亚基类型的完善对小麦品质改良的重要性,以期加速LMW-GS功能标记在优质小麦育种工作中的应用进程。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基序列及其结构与加工品质的关系

高分子量麦谷蛋白亚基（high molecular weight glutenin subunit,HMW-GS）是小麦种子贮藏蛋白的主要成分,其组成、含量和结构直接影响小麦面粉面筋的弹展性,决定着小麦的加工品质。本文主要对小麦HMW-GS的序列、结构和亚基之间组合形式做了详细的综述,并较系统地讨论了HMW-GS的结构和组成、特点等与面粉的加工品质之间的关系以及如何从定性和定量两方面来影响面粉的加工品质。     

小偃麦异附加系TAI-13中来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

通过分析小麦(TriticumaestivumL.)-中间偃麦草(Agropyronintermedium(Host)Beav)异附加系TAI-Ⅰ系列的麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱和基因组DNA的PCR扩增产物,发现在异附加系TAI-13中附加的中间偃麦草染色体上具有编码高分子量和低分子量麦谷蛋白亚基基因的位点,属于第一同源群。随后,采用RT-PCR方法,从TAI-13的未成熟子粒中克隆了4个来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因。序列分析表明,13003、13006和13054是包括信号肽编码序列的全长基因,而13514没有信号肽编码序列。根据由核苷酸序列推导的蛋白质分子的N-末端氨基酸序列,这4个基因编码的麦谷蛋白亚基可分为3种类型,即Ai-M型(由基因13514编码,命名为LAi1)、Ai-Q型(由基因13006和13045编码,分别命名为LAi2和LAi3)和Ai-I型(由基因13003编码,命名为LAi4)。通过与小麦的低分子量麦谷蛋白亚基分子比较,发现Ai-M和Ai-Q是两种未见报道的新的低分子量麦谷蛋白亚基类型,而Ai-I型与小麦的I型亚基相似。氨基酸序列分析发现,基因13514编码的蛋白质亚基分子LAi1有较长的重复区(26个重复模块)和较多的半胱氨酸残基(9个),推测其可形成3个分子间二硫键,可能对增强面团的强度和粘弹性有正面效应。     

蛋白质组技术在小麦品质研究中的应用

人类基因组草图测定的完成,宣告了“后基因组时代”的到来。功能基因组学成为研究的重心,蛋白质组学的研究受到了空前的关注。介绍了蛋白质组研究技术的基本原理,全面综述了蛋白质组研究技术在小麦品质研究中的应用进展,包括：麦谷蛋白亚基的鉴定、面团流变学特性的遗传改良、籽粒发育过程中面筋蛋白的表达和累积、高温胁迫对面筋品质的影响、籽粒硬度蛋白分析及淀粉品质研究等,还分析了蛋白质组技术在小麦遗传育种应用研究中存在的问题与发展前景。     

单克隆抗体技术在小麦贮藏蛋白研究及其遗传改良中的应用进展

近20年来,人们制备了许多小麦种子贮藏蛋白的单克隆抗体(Monoclonal Antibody,McAb),一方面作为有效工具研究胚乳贮藏蛋白(主要是麦谷蛋白聚集体、特定的谷蛋白亚基及醇溶蛋白)的结构与功能关系;另一方面用作诊断试剂(diagnostic tools),为筛选具有合适加工品质的小麦品种提供依据。本文综述了国内外单克隆抗体技术在小麦贮藏蛋白研究及其遗传改良中的应用进展,并展望其应用前景。     

小偃麦异附加系TAI-13中来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因的分子克隆

通过分析小麦(Triticum aestivum L.)-中间偃麦草(Agropyron intermedium(Host)Beav)异附加系TA1-Ⅰ系列的麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱和基因组DNA的PCR扩增产物,发现在异附加系TAI-13中附加的中间偃麦草染色体上具有编码高分子量和低分子量麦谷蛋白亚基基因的位点,属于第一同源群.随后,采用RT-PCR方法,从TAI-13的未成熟子粒中克隆了4个来自中间偃麦草的低分子量麦谷蛋白亚基基因.序列分析表明,13003、13006和13054是包括信号肽编码序列的全长基因,而13514没有信号肽编码序列.根据由核苷酸序列推导的蛋白质分子的N-末端氨基酸序列,这4个基因编码的麦谷蛋白亚基可分为3种类型,即Ai-M型(由基因13514编码,命名为LAi1)、Ai-Q型(由基因13006和13045编码,分别命名为LAi2和LAi3)和Ai-Ⅰ型(由基因13003编码,命名为LAi4).通过与小麦的低分子量麦谷蛋白亚基分子比较,发现Ai-M和Ai-Q是两种未见报道的新的低分子量麦谷蛋白亚基类型,而Ai-Ⅰ型与小麦的Ⅰ型亚基相似.氨基酸序列分析发现,基因13514编码的蛋白质亚基分子LAi1有较长的重复区(26个重复模块)和较多的半胱氨酸残基(9个),推测其可形成3个分子间二硫键,可能对增强面团的强度和粘弹性有正面效应.     

小麦低分子量麦谷蛋白亚基研究进展

低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是小麦胚乳中的一种聚合蛋白组分,LMW-GS彼此间或／和高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)间形成分子内二硫键,进而产生麦谷蛋白聚合体,决定小麦面团的加工品质。由于 LMW-GS与醇溶蛋白的提取特性和电泳迁移率相近,其研究进展缓慢。近年来随着电泳技术的提高,LMW-GS的研究也成为品质性状研究的新热点,越来越多的研究证实了LMW-GS对品质具有重要作用。然而,关于LMW-GS 的研究在我国尚处于起步阶段。本文从小麦LMW-GS的分类、染色体定位、结构及其与品质间关系等方面回顾其研究状况,并讨论研究中存在的问题。     

小麦HMW谷蛋白亚基基因克隆研究进展

高分子量麦谷蛋白亚基 (HMW GS)作为小麦胚乳中的重要贮藏蛋白 ,其组成及含量对小麦面粉的烘烤品质具有重要的决定作用。因此 ,改变小麦中HMW 谷蛋白的组成及含量是小麦品质改良的主要内容。而定向克隆小麦HMW GS基因则为利用基因工程方法改良小麦品质提供新的基因资源 ,从而为优质小麦的发展起到积极的推动作用。综述了近 2 0年来国内外小麦HMW GS基因克隆的研究进展 ,并讨论了近年来发展起来的一些新的基因克隆方法及其在小麦HMW GS基因克隆上的应用前景。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因 Dx5 的克隆与生物信息学分析

小麦籽粒中高分子量麦谷蛋白的含量与小麦的品质密切相关。通过Blast检索和生物信息学分析设计小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因Dx5的特异引物,以优质小麦济麦20基因组DNA为模板,通过PCR扩增后测序,获得长度为2 619 bp的序列。生物信息学分析表明其开放阅读框长度为2 520 bp,编码839个氨基酸残基,与GenBank数据库中的Dx5蛋白质一致性最高达到99%,且具有高分子量麦谷蛋白亚基结构域。该序列命名为JMDx5,提交GenBank数据库后被接收,登录号为KJ144185,为后续研究其表达机理及改良小麦品质奠定了基础。     

小麦高分子量麦谷蛋白5亚基基因的克隆及其表达载体的构建

小麦麦谷蛋白5亚基直接影响面包的烘烤品质,但我国大部分小麦品种的蛋白中缺少这种亚基。通过引物设计、PCR扩增,从Cheyenne中得到了小麦麦谷蛋白5亚基结构基因(sub5)的全长核苷酸序列(2750bp)和小麦麦谷蛋白5亚基基因启动子(Psub5)的核酸序列(630bp)。测序结果表明：得到了小麦籽粒中特异表达启动子——Psub2和用于改良小麦品质的结构基因——sub5。通过选择和改变相应的酶切位点,在构建6个中间载体的基础上,最后得到了含有目的基因的表达载体pCAM—BIAl301—Psub5—sub5—nos。酶切电泳及PCR鉴定表明：已成功地合成了sub5的表达载体。有希望通过基因工程的方法将该表达载体用于小麦的品质改良。     

高冰草中高分子量麦谷蛋白亚基的编码基因

通过SDS-PAGE法分析了高冰草(Agropyron elongatum (Host) Nevski)种子麦谷蛋白亚基,发现高冰草的麦谷蛋白亚基种类比普通小麦更加丰富。通过基因组PCR法用高分子量麦谷蛋白亚基基因的特异引物从高冰草核基因组中分离出了7条麦谷蛋白亚基的全编码序列,分别命名为AgeloG1~AgeloG7。其中的5条已进行全序列测定,对AgeloG1和AgeloG4进行了末端测序。尽管其中的4条基因的编码序列(AgeloG4, AgeloG5, AgeloG6和AgeloG7)小于1.8 kb,但是对从克隆到的序列推导出的氨基酸序列与已经发表的小麦高分子量麦谷蛋白亚基序列进行对比分析发现,这些亚基与来自小麦的高分子量麦谷蛋白亚基具有很高的同源性。并且对信号肽、N-、C-末端的氨基酸序列分析显示,这7条序列编码的亚基皆为y-型亚基。用5条全部测序的编码序列与普通小麦的A、B、D、粗山羊草的D、圆柱山羊草的C、伞穗山羊草的U、黑麦的R染色体的编码高分子量麦谷蛋白的序列进行了聚类分析。表明,AgeloG2与小麦1Dy, AgeloG3与小麦1By, AgeloG5、AgeloG6和AgeloG7与小麦1Ay在起源和进化上有较高的相似性。     

小麦产量和品质对灌浆期不同阶段低光照强度的响应

在田间池栽条件下,分别于小麦(品种:'济南17' 和 '鲁麦21')(Triticum aestivum cv. 'Jinan17' and 'Lumai21') 灌浆的前期(开花后1~10 d), 中期(11~20 d)和后期(21~30 d)进行了遮去50%光合有效辐射的试验,研究了产量和品质的变化及其生理原因。主要结论如下:1)弱光条件下,光合物质生产均受到严重抑制,产量下降,容重降低;植株的氮素积累量减少、向子粒分配的比例低,但子粒蛋白质含量、湿面筋含量升高,其中,子粒灌浆前期遮光升高的幅度最大。2)遮光后小麦子粒麦谷蛋白和醇溶蛋白含量均升高,但麦谷蛋白升高的幅度大于醇溶蛋白,使麦谷蛋白与醇溶蛋白的比例升高,麦谷蛋白大聚合体(GMP)含量也升高,粉质仪参数也显著提高;子粒灌浆前期或中期遮光对上述指标的影响则较小,子粒品质的形成与灌浆后期的光照条件关系更为密切。3)灌浆期相对较弱的光照强度对改善品质有利,但以降低产量为代价,两个品种的小麦所表现出的趋势基本一致。