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。     

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.     

高冰草中一种新型高分子量麦谷蛋白亚基编码序列的研究

高冰草(Agropyron elongatun)是普通小麦(Triticum aestivum)的近缘禾草,SDS-PAGE显示其所编码的麦谷蛋白亚基的类型较普通小麦更加丰富,是普通小麦品质改良的重要亲本之一。利用基因组PCR的方法从高冰草中克隆到一个新的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)基因(AgeloG2)全编码序列,同源性分析表明：与普通小麦的1Dy12基因比较在少数位点发生了碱基替换和一处6碱基序列的缺失,同源性为99％;与普通小麦的1Dy10基因比较,该基因亦只有少数碱基的替换和两处18碱基序列的增加及一处6碱基序列的缺失,同源性为98％。从推导的编码序列分析,AgeloG2编码y型HMW—GS。综上分析,AgeloG2是一个新的高分子量麦谷蛋白y-型亚基基因。聚类分析结果显示,无论在基因序列还是推导的氨基酸序列上,小麦1Dy亚基与AgeloG2的同源性都高于与粗山羊来源的y型亚基的同源性。     

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。     

云南小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因1Dy12*的分离

通过SDS-PAGE分析,从云南小麦中鉴定出一个电泳迁移率比高分子量麦谷蛋白亚基1Dy12稍快的亚基1Dy12*.利用Glu-Dy位点特异引物对1Dy12*基因编码区进行了克隆和序列测定.1Dy12*基因全长为1980 bp,编码658个氨基酸.氨基酸序列比较结果表明:与亚基1Dy12相比有3个氨基酸的差异和1个二肽(GQ)的缺失,与亚基1Dy10相比有15个氨基酸的差异、2个六肽(IGQGQQ)的插入以及1个二肽(GQ)的缺失.这表明1Dy12*亚基是一个新型高分子麦谷蛋白亚基,其对小麦加工品质的影响正在评价中.     

小伞山羊草高分子量麦谷蛋白亚基及其基因的鉴定

运用SDS_PAGE和分子克隆技术 ,对小伞山羊草 (Aegilopsumbellulata ,UU ,2n =2x =14)的高分子量麦谷蛋白亚基 (1Ux ,1Uy)及其编码基因进行了鉴定。SDS_PAGE分析表明小伞山羊草不同基因型中的 1Ux的电泳迁移率接近或慢于普通小麦 1Dx2 .2亚基的电泳迁移率 ,1Uy亚基的电泳迁移率一般接近或慢于普通小麦的 1Dy类亚基。采用PCR扩增技术获得了 1Ux和 1Uy亚基编码基因的全长编码区 ,并对一个 1Uy基因的全长编码区进行了全序列测定。对推导的氨基酸序列进行比较发现 1Ux和 1Uy亚基具有与来自于其他物种的高分子量麦谷蛋白亚基一致的一级结构 ,聚类分析显示 1Ux和 1Uy亚基与D基因组编码的高分子量麦谷蛋白亚基在起源和进化上具有较高的相似性。     

小伞山羊草高分子量麦谷蛋白亚基及其基因的鉴定

运用SDS-PAGE和分子克隆技术,对小伞山羊草(Aegilops umbellulata,UU, 2n = 2x = 14)的高分子量麦谷蛋白亚基(1Ux, 1Uy)及其编码基因进行了鉴定.SDS-PAGE分析表明小伞山羊草不同基因型中的1Ux的电泳迁移率接近或慢于普通小麦1Dx2.2亚基的电泳迁移率,1Uy亚基的电泳迁移率一般接近或慢于普通小麦的1Dy类亚基.采用PCR扩增技术获得了1Ux和1Uy亚基编码基因的全长编码区,并对一个1Uy基因的全长编码区进行了全序列测定.对推导的氨基酸序列进行比较发现1Ux和1Uy亚基具有与来自于其他物种的高分子量麦谷蛋白亚基一致的一级结构,聚类分析显示1Ux和1Uy亚基与D基因组编码的高分子量麦谷蛋白亚基在起源和进化上具有较高的相似性.     

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。     

小麦-中间偃麦草双体异附加系的鉴定

利用形态学、细胞学、A-PADE和RAPD方法,对5个小麦-中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)双体异附加系Line 1、Line 4、Line 10、Line 14和Line 15进行了鉴定。细胞学鉴定结果表明,它们根尖细胞染色体数目为2n=44,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体构型为2n=22 Ⅱ,具有高度的细胞学稳定性;形态学鉴定和A-PADE电泳分析证明,Line 1和Line 15可能附加了中间偃麦草第7部分同源群的染色体,Line 10和Line 14可能附加了中间偃麦草第1部分同源群的染色体,Line4则可能同时存在多种染色体变异;RAPD分析表明,在供试的100个随机引物中,有5个引物S21、S29、S57、S121和S152能够在亲本中间偃麦草和双体异附加系中稳定扩增出特异带型,并可作为异附加系所附加染色体的特异RAPD标记。     

小麦—中间偃麦草双体异附加系的选育及形态学和细胞学鉴定研究

应用在小麦品种烟农15与中间偃麦草杂交的五个世代群体中直接筛选2n=22Ⅱ植株的方法,获得11个双体异附加株,分别命名为DAL1、DAL2、……、DAL11。双体异附加株的细胞学稳定性较强,外源染色体传递频率高。形态学和细胞学鉴定结果表明：DAL1、3、5、6、8、9、10、11等8个异附加系中附加的可能是中间偃麦草第2部分同源群的染色体。 其中,DAL5、9、10、11是同一种异附加系,DAL6和DAL8为同一种异附加系,DAL3可能与之相同;DAL1与上述7个异附加系均不同。DAL2和DAL4可能分别附加了中间偃麦草第5部分同源群的1对染色体,但二者在形态上存在差异。DAL7可能附加了中间偃麦草第7部分同源群的1对染色体。旗叶卷曲是异附加系DAL、3、5、6、8、9、10、11共有的形态标记。11个异附加系可作为进一步研究和转移中间偃麦草有益基因的良好中间材料。     

小麦—中间偃麦草异附加系条锈病抗性的研究

应用缺体回交法,以阿勃缺体为母本,中4为父本,培育出小偃麦二体异附加系7个,其中St3,St5,St7对目前流行条锈病小种表现免疫,二体异附加系与阿勃杂交及其相互杂交的F1PMCM1结果表明,所有附加系分别附加了一对中4的外源染色体,其中St5和St7附加的染色体相同,但不同于St3所附加的外源色体,这表明中4的中间偃麦草St染色体组中至少有两条染色体携带有抗条锈病基因。     

抗白粉病小麦——中间偃麦草异附加系的细胞学和RAPD鉴定

利用细胞学和ＲＡＰＤ技术,对从小麦与中间偃麦草杂种后代中选育的抗白粉病异附加系ＤＡＬ６６进行了鉴定。结果证明ＤＡＬ６６根尖细胞染色体数为４４,花粉母细胞减数第一分裂中期（ＰＭＣ ＭＩ）杂色体模型为２ｎ＝２２Ⅱ。对ＤＡＬ６６及其双亲进行ＲＡＰＤ分析,从４０个随机引物中筛选出１个特异引物（ＯＰＥ－０２）能够稳定地扩增出特异带型。     

抗条锈病小麦—中间偃麦草异附加系的生化与分子标记

对小麦-中间偃麦草部分双二倍体无芒中4、异附加系C076、宛7107和中国春进行了肽链内切酶（EP-1）等电聚焦电泳。结果表明,肽链内切酶在阳极处有一特异带。肽链内切酶已定位于小麦第7部分同源群,故附加的染色体为第7部分同源群的2条染色体,对中间偃麦草,无芒中4、C076和宛7107进行了RAPD分析。获得了可用于检测C076中外源染色体的3个RAPD标记,即OPI05-800、OPI10-600、OPK01-900。     

Characterization of T.aestivum-H.californicum chromosome addition lines DA2H and MA5H

In order to transfer useful genes of Hordeum californicum into common wheat(Triticum aestivum L.),the T.aestivum c.v.Chinese Spring(CS)-H.californicum amphiploid was crossed to CS,and its backcrossing and self-fertilized progenies were analyzed by morphological observation,cytological,biochemical and molecular marker techniques.Alien addition lines with two H.californicum chromosomes were identified and their genetic constitution was characterized.STS-PCR analysis using chromosome 2B specific markers indica...     

Characterization of T. aestivum-H, californicum chromosome addition lines DA2H and MA5H

In order to transfer useful genes of Hordeum californicum into common wheat (Triticum aestivum L.), the T. aestivum c.v. Chinese Spring (CS)-H. californicum amphiploid was crossed to CS, and its backcrossing and self-fertilized progenies were analyzed by morpho-logical observation, cytological, biochemical and molecular marker techniques. Alien addition lines with two H. californicum chromo-somes were identified and their genetic constitution was characterized. STS-PCR analysis using chromosome 2B specific markers indi-cated that chromosome H3 of 1t. califomicum belongs to homoeologous group 2, and was thus designated 2H. SDS-PAGE showed that chromosome H2 of H. californicum belongs to homoeologous group 5, and was designated 5H. The CS-H. californicum amphiploid and the chromosome addition lines (DA2H and MA5H) identified were evaluated for powdery mildew (Erysiphe graminis f. sp. triticii) resis-tance in field. The preliminary results indicated that the amphiploid showed higher powdery mildew resistance than CS. However, chro-mosome addition lines DA2H and MA5H were highly susceptible to powdery mildew, indicating that major powdery mildew resistant genes of H. californicum should be located on chromosomes other than 2H and 5H.     

Development of monosomic alien addition lines and introgression of genes from Oryza australiensis Domin. to cultivated rice O. sativa L.

Oryza australiensis, a diploid wild relative of cultivated rice, is an important source of resistance to brown planthopper (BPH) and bacterial blight (BB). Interspecific hybrids between three breeding lines of O. sativa (2n=24, AA) and four accessions of O. australiensis (2n=24, EE) were obtained through embryo rescue. The crossability ranged from 0.25% to 0.90%. The mean frequency of bivalents at diakinesis/metaphase I in F₁ hybrids (AE) was 2.29 to 4.85 with a range of 0–8 bivalents. F₁ hybrids were completely male sterile. We did not obtain any BC₁ progenies even after pollinating 20,234 spikelets of AE hybrids with O. sativa pollen. We crossed the artificially induced autotetraploid of an elite breeding line (IR31917-45-3-2) with O. australiensis (Acc. 100882) and, following embryo rescue, produced six F₁ hybrid plants (AAE). These triploid hybrids were backcrossed to O. sativa. The chromosome number of 16 BC₁ plants varied from 28 to 31, and all were male sterile. BC₂ plants had 24–28 chromosomes. Eight monosomic alien addition lines (MAALs) having a 2n chromosome complement of O. sativa and one chromosome of O. australiensis were selected from the BC₂ F₂ progenies. The MAALs resembled the primary trisomies of O. sativa in morphology, and on the basis of this morphological similarity the MAALs were designated as MAAL-1, -4, -5, -7, -9, -10, -11, and -12. The identity of the alien chromosome was verified at the pachytene stage of meiosis. The alien chromosomes paired with the homoeologous pairs to form trivalents at a frequency of 13.2% to 24.0% at diakinesis and 7.5% to 18.5% at metaphase I. The female transmission rates of alien chromosomes varied from 4.2% to 37.2%, whereas three of the eight MAALs transmitted the alien chromosome through the male gametes. BC₂ progenies consisting of disomic and aneuploid plants were examined for the presence of O. australiensis traits. Alien introgression was detected for morphological traits, such as long awns, earliness, and Amp-3 and Est-2 allozymes. Of the 600 BC₂ F₄ progenies 4 were resistant to BPH and 1 to race 6 of BB. F₃ segregation data suggest that earliness is a recessive trait and that BPH resistance is monogenic recessive in two of the four lines but controlled by a dominant gene in the other two lines.     

携带抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体2Ai—2特异的分子标记

小麦－中间偃麦草二体异附加系Ｚ１、Ｚ２具有一对携带抗黄矮病基因的中间偃麦草染色体２Ａｉ－２。利用中间偃麦草（Ｔｈｉｎｏｐｙｒｕｍ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｍ （Ｈｏｓｔ） Ｂａｋｗｏｔｈ ａｎｄ Ｄｅｗｅｙ）和拟鹅冠草（Ｐｓｅｕｄｏｒｏｅｇｎｅｉａ ｓｔｒｉｇｏｓａ）基因组ＤＮＡ作探针,对Ｚ１、Ｚ２进行基因组原位杂交分析。结果表明,Ｚ１、Ｚ２附加的一对中间偃麦草染色体２Ａｉ－２为Ｓｔ－Ｅ染色体,Ｅ组染