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.     

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.     

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。     

杂交后代中转基因小麦外源1Ax1基因的遗传

高分子量麦谷蛋白亚基1Ax1基因是决定小麦加工品质的主效基因之一,在小麦胚乳中增加1Ax1基因的表达量可以提高其加工品质,这对于小麦的品质改良具有重要意义。采用外源1Ax1基因超量表达的转基因小麦‘B102-1-2’为父本,常规小麦品种‘鄂麦12’和‘川89-107’为母本进行杂交试验。采用SDS-PAGE技术检测并分析各组合亲本、F₁代、F₂代的HMW-GS组成,从而研究转基因小麦‘B102-1-2’中外源品质基因1Ax1表达的遗传规律。研究结果表明:外源基因有效地整合进入主栽小麦的基因组中,并且正确表达,在F₂代中表现出15:1的分离比,遵循孟德尔遗传模式,这对于杂交育种策略的选择制订具有指导意义。     

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AgeloGl～AgeloG7.其中的5条已进行全序列测定,对AgeloGl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1.8kb,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lDy,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.     

鱼腥藻PCC7120基因all5292和alr0647的初步研究

通过BLAST软件分别对藻胆蛋白裂合酶(biliprotein lyase)编码基因cpcS和cpcT进行同源搜索分析,在鱼腥藻(Anabaena)PCC7120中获取了同源基因all5292和alr0647。同源分析发现,这两个基因所编码氨基酸序列与其相对应的裂合酶氨基酸序列相似程度分别达到53.4%和61.4%。随后,对这两个基因进行了初步研究。结果显示:All5292和Alr0647无论单独还是共同表达均没有裂合酶催化藻蓝胆素PCB结合到藻蓝蛋白(phycocyanin)或藻红蓝蛋白(phycoerythrocyanin)β亚基上的功能。通过在不同生理条件下对鱼腥藻PCC7120的培养,还对这两个基因的调控表达进行了初步的探索。结果表明:all5292和alr0647的表达与氮源的缺乏与否有联系,在氮胁迫条件下两个基因均进行了转录而在氮源充足的情况下则没有表达。     

Cu2+对菱叶片生理指标及超微结构的毒理学效应分析

研究了不同Cu²⁺处理浓度(0、0.002、0.004、0.006、0.008 mmol.L^-1)对菱叶片叶绿素含量和叶绿素荧光参数、膜脂过氧化和抗氧化系统等的影响,并用透射电镜观察了其叶细胞超微结构的变化。试验结果表明:随着Cu²⁺浓度的增加:(1)叶绿素含量、Fv/Fo和Fv/Fm显著下降,Fo显著上升;(2)活性氧(AOS)产生速率、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性逐渐升高;超氧化物歧化酶(SOD)、游离脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量显著下降;抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽还原酶(GR)含量呈先升后降趋势,且始终高于对照;(3)电镜观察发现,Cu²⁺对叶片细胞器的超微结构特别是叶绿体、线粒体和细胞核造成严重损伤。以上结果表明,本试验过量Cu²⁺的胁迫破坏了菱正常生理生化活动,并造成功能紊乱,最终导致菱的死亡。     

ChAy/Bx, a novel chimeric high-molecular-weight glutenin subunit gene apparently created by homoeologous recombination in Triticum turgidum ssp. dicoccoides

High-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GSs) are of considerable interest, because they play a crucial role in determining dough viscoelastic properties and end-use quality of wheat flour. In this paper, ChAy/Bx, a novel chimeric HMW-GS gene from Triticum turgidum ssp. dicoccoides (AABB, 2n = 4x = 28) accession D129, was isolated and characterized. Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) analysis revealed that the electrophoretic mobility of the glutenin subunit encoded by ChAy/Bx was slightly faster than that of 1Dy12. The complete ORF of ChAy/Bx contained 1671 bp encoding a deduced polypeptide of 555 amino acid residues (or 534 amino acid residues for the mature protein), making it the smallest HMW-GS gene known from Triticum species. Sequence analysis showed that ChAy/Bx was neither a conventional x-type nor a conventional y-type subunit gene, but a novel chimeric gene. Its first 1305 nt sequence was highly homologous with the corresponding sequence of 1Ay type genes, while its final 366 nt sequence was highly homologous with the corresponding sequence of 1Bx type genes. The mature ChAy/Bx protein consisted of the N-terminus of 1Ay type subunit (the first 414 amino acid residues) and the C-terminus of 1Bx type subunit (the final 120 amino acid residues). Secondary structure prediction showed that ChAy/Bx contained some domains of 1Ay subunit and some domains of 1Bx subunit. The special structure of this HMW glutenin chimera ChAy/Bx subunit might have unique effects on the end-use quality of wheat flour. Here we propose that homoeologous recombination might be a novel pathway for allelic variation or molecular evolution of HMW-GSs.     

Molecular profiling of a y-type high molecular weight glutenin subunit at <Emphasis Type="Italic">Glu-D1</Emphasis> locus from a North Korean landrace wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.)

The objective of this study is to demonstrate characteristics of a y-type high molecular weight glutenin subunit (D1y HMW-GS) at Glu-D1 found in IT212991, a North Korean landrace wheat compared to Dy12 and Dy12.K as a novel HMW-GS in JB20, a Korean wheat line onto molecular analyses as PCR, cloning, DNA sequencing, and RP-HPLC and proteomic analyses as sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS–PAGE), two-dimensional electrophoresis (2-DE), Fourier-transform mass spectrometry (LTQ-FT-MS). The D1y of IT212991 was identified to have faster electrophoretic mobility than that of Dy12 by SDS–PAGE. HMW-GS components of IT212991 were identified to be different from Chinese Spring (CS) and JB20, a Korean wheat line by RP-HPLC. The result of mass spectrometric analysis, the D1y of IT212991 (68510.8 Da) was similar to that of Dy12.K of JB20 (68514.4 Da), and lower than Dy12 of CS (69151.2 Da). The result of LTQ-FT-MS based on 2-DE, the D1y of IT212991 was identified to be similar with Dy12 corresponding to the protein function as ‘Glutenin, high molecular weight subunit 12’. The D1y encoding the D1y of IT212991 was identified to consist of 652 amino acid sequences corresponding to 1962 bp according to DNA sequencing. The gene was identified to have a insertion and deletion (InDel) corresponding to 18 bp sequences ‘AACAGGACAAGGGCAACA’ compared to ordinary Dy12 gene. It was demonstrated that the D1y of IT212991 is the same as Dy12.K.     

Fe3+对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长及荧光特性的影响

为探求适宜雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度和Fe³⁺对藻细胞荧光特性的影响,以BBM为基础培养基,选用EDTA-FeNa(Ⅲ)为Fe³⁺源,设置0、1.79、8.95、17.9、35.8、71.6μmol·L^-16种Fe³⁺浓度梯度,实验测定藻的生长并分析不同Fe³⁺对藻细胞叶绿素荧光和77 K低温荧光等的影响。结果表明:适合雨生红球藻CG-06株生长的Fe³⁺浓度为8.95μmol·L^-1,Fe³⁺浓度较高时,雨生红球藻的生长受到抑制,Fe³⁺浓度低于1·79μmol.L^-1将产生低铁限制。W alz-PAM测定数据显示,在铁不足或高铁抑制条件下,雨生红球藻光系统Ⅱ活性明显下降,开放态的反应中心数目减少,光合作用受到抑制。77 K低温荧光光谱显示,在铁不足或高铁抑制条件下,710 nm荧光峰降低,684 nm和694 nm荧光峰相对增强,说明能量在两个光系统分配上发生变化,能量更多的分配给光系统Ⅱ,限制了光系统Ⅰ的活性。在高铁抑制条件下,CP₄₇蛋白荧光峰降低,CP₄₃蛋白荧光峰增强,推测存在D₁蛋白降解。     

几种主要环境因子对布朗葡萄藻(Botryococcus braunii)光合作用的影响

利用测定净光合放氧速率的方法研究了光照强度、温度、pH值、盐度对布朗葡萄藻Botryococcus braunii UTEX 572和B.braunii UTEX 2441两个品系的光合作用的影响。B.braunii UTEX 572的适宜光照强度范围400～1600μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在800μmol·m^-2·s^-1附近;适宜温度范围25～35℃,最适温度30℃;适宜pH范围5.0～8.0,最适pH7.0;适宜盐度范围0～0.2mol/L,最适盐度0.1mol/L。B.braunii UTEX 2441的适宜光照强度范围400～1600μmol·m^-2·s^-1,光饱和点在400μmol·m^-2·s^-1附近;适宜温度范围25～35℃,最适温度30℃;适宜pH范围5.0～8.0,最适pH7.0;对盐度的适应范围较小,盐度升高,光合放氧速率明显下降。两个布朗葡萄藻净光合放氧速率随光照强度、温度、pH值和盐度变化的规律,表明布朗葡萄藻的基本生理生态学特征:适应于较强的光照强度、较高的温度、中性偏酸的环境和较低的盐度。对布朗葡萄藻基本生理生态学特征的了解,为培养条件的优化提供了依据。2个布朗葡萄藻品系对光强、温度、pH值和盐度变化的反应有所不同:与B.braunii UTEX 2441相比,B.braunii UTEX 572具有更高的光饱和点,适应更高的温度,对pH值变化有更宽的适应范围,适当提高盐度对其光合作用有促进作用,表明B.braunii UTEX 572在快速生长繁殖方面具有更大的潜力,这一研究结果为筛选适合于大量培养的优良藻种提供了依据。     

从光合作用特性看铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的竞争优势

通过测定净光合放氧速率,研究了温度、光照和pH对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和玫瑰拟衣藻(Chloromonas rosae)光合作用的影响。两种藻的光合放氧速率都随着温度的升高而加快,在10~35℃范围内,铜绿微囊藻净光合放氧速率随温度升高而直线上升,其最适温度高于35℃,而当温度高于30℃后玫瑰拟衣藻的净光合放氧速率迅速下降;两种微藻的光合放氧速率-光强变化曲线有所不同,铜绿微囊藻光饱和点在500μmol·m^-2·s^-1附近,光强达到900μmol·m^-2·s^-1时仍无光抑制现象发生,玫瑰拟衣藻光饱和点在630μmol·m^-2·s^-1附近,当光强进一步升高,光合放氧速率开始下降;铜绿微囊藻最适pH值是10.0,在pH值6.5~11.5范围内,光合放氧都很活跃,变化幅度不大,玫瑰拟衣藻最适pH值7.0,偏酸或偏碱光合放氧都迅速地下降,pH高于10.0出现了负值。比较两种藻的光合作用特性,铜绿微囊藻光合作用具有3个特点:(1)适应温度范围宽,对高温具有良好的适应性,并且光合作用随温度的升高显著提高;(2)光饱和点低,光合作用活性高,能在弱光环境中高效地进行光合作用,并且抗强光伤害;(3)对pH变化具有超强的适应能力,在中性和碱性环境中,都能进行活跃的光合作用。铜绿微囊藻在光能利用、温度和pH适应性方面的特点,可以使其快速生长繁殖,积累大量的生物量,在与其它藻类的竞争中占据显著的优势。     

Two Novel Y-Type High Molecular Weight Glutenin Genes in Chinese Wheat Landraces of the Yangtze-River Region

High molecular weight glutenin subunits (HMW-GSs) are key determinants for the end-use quality of wheat. Chinese wheat landraces are an important resource for exploring novel HMW-GS genes to improve the wheat baking quality. Two novel Glu-1Dy HMW-GSs (designated as 1Dy12.6 and 1Dy12.7) were identified and cloned from two Chinese wheat landraces Huazhong830 and Luosimai. The 1Dy12.6 and 1Dy12.7 subunits were deposited as the NCBInr Acc. No KR262518, and KR262519, respectively. The full open reading frames (ORFs) of 1Dy12.6 and 1Dy12.7 were 2022 bp and 1977 bp, encoding for proteins of 673 and 658 amino acid residues, respectively. Each contains four typical primary regions of HMW-GSs (a signal peptide, N- and C-terminal regions, and a central repetitive region). Their deduced molecular masses (70,165 Da and 68,400 Da) were strikingly consistent with those identified by MALDI-TOF-MS (69,985Da and 68,407 Da). The 1Dy12.6 is the largest 1Dy glutenin subunits cloned in common wheat up to date, containing longer repetitive central domains than other 1Dy encoded proteins. In comparison with the most similar active 1Dy alleles previously reported, the newly discovered alleles contained a total of 20 SNPs and 3 indels. The secondary structure prediction indicated that 1Dy12.6 and 1Dy12.7 have similar proportion of α-helix, β-turn, and β-bend to those of 1Dy10 (X12929). The phylogenetic analysis illustrated that the x- and y-type subunits of glutenins were well separated, but both 1Dy12.6 and 1Dy12.7 were clustered with the other Glu-1Dy alleles. Our results revealed that the 1Dy12.6 and 1Dy12.7 subunit have potential to strengthen gluten polymer interactions, and are valuable genetic resources for wheat quality improvement.     

牡山羊草Aegilops juvenalis Puroindoline b基因的克隆

Puroindoline a(Pina)和puroindoline b(Pinb)是控制小麦籽粒硬度的主效基因。根据已报道的小麦Pinb基因的保守序列,设计合成了一对特异性引物,对六倍体牡山羊草Aegilops juvenalis(UUMMDD)的基因组DNA和胚乳cDNA进行Pinb基因扩增、克隆和序列测定,发现了两个新型Pinb等位基因Pinb-allele-1和Pinb-allele-2。该基因全长360 bp,编码119个氨基酸残基。它编码的蛋白和麦类作物Puroindoline B(PinB)的成熟蛋白有非常高的同源性,具有麦类作物PinB蛋白所特有的WPTKWWK的色氨酸结构域和10个半胱氨酸所形成的5个二硫键结构。与软粒小麦cv.Capitole的Pinb-D1a相比较,其核苷酸同源性为93.1%、93.3%,氨基酸同源性为90.8%、92.4%。Pinb-allele-1和Pinb-allele-2分别含有11和9个氨基酸变异位点。RT-PCR证实了Pinb-allele-2基因在籽粒胚乳中的表达。Southern Blot分析结果表明,牡山羊草中含有两个拷贝的Pinb基因,其中包含着与小麦差异较大的籽粒硬度控制基因。