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.     

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5基因序列

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小麦花药培养后代和杂交后代中高分子量麦谷蛋白亚基变异分析

通过对Alondra、Orofen等5个小麦品种进行花药培养,同时以新春9号、京771、CB037等9个高分子量麦谷蛋白亚基组成不同的小麦品种相互间配制24个正、反交组合,分析小麦加倍单倍体无性系和品种间杂交后代中高分子量麦谷蛋白亚基变异,探讨利用花药培养和杂交手段改良HMW-GS组成的可能性。SDS-PAGE电泳分析发现,小麦加倍单倍体无性系中HMW-GS发生了频繁变异,Alondra加倍单倍体中变异率最高(61.8%),Verry加倍单倍体次之(16.7%),均出现了原始材料中所不具备的亚基类型;HMW-GS在部分F1杂种中呈现不完全共显性、亚基表达沉默和正、反交亚基表达不一致现象,宁春4号/CB037、京771/宁春4号2个组合中出现了双亲所不含有的亚基;通过连续自交和对新出现亚基的跟踪选择,获得了表达新亚基的高代株系。研究结果对于改良小麦加工品质,加深了解小麦HMW-GS编码基因的遗传特性、结构特性等具有一定理论意义和实践价值。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基分离方法的研究

小麦高分子量麦谷蛋白亚基（ＨＭＷ－ＧＳ）与小麦面包烘烤质量和面粉的加工特性密切相关,ＳＤＳ－ＰＡＧＥ是其常用的分离方法之一。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ方法一般分为２类：第一类采用１１％和５％浓度的胶,后者用于分离２亚基和２＾＊亚基,该种方法常使用碱性提取液,需要２次电泳过程,且在５％浓度的胶中ＨＭＷ－ＧＳ易于和麦醇蛋白混淆;另外一类ＳＤＳ－ＰＡＧＥ采用梯度胶,配合使用银染方法,制梯度胶则使用梯度仪及磁力搅拌     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5启动子驱动外源基因的表达

将小麦高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)基因的胚乳组织特异性表达启动子驱动的外源突变型1Dx5基因和gus基因导入小麦中.对其转基因植株连续3代的跟踪研究表明,突变型1Dx5基因的重复序列导致其表达蛋白分子量增大,并影响其它1Bx17 1By18亚基基因的表达.组织化学分析观察到gus基因在1Dx5基因启动子驱动下的表达表现出胚乳组织特异性,在开花2周后开始表达,表达量呈持续上升,至腊熟期达到最高,其次为籽粒成熟期.     

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。     

西藏半野生小麦高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

应用SDS-PAGE分析了50份西藏半野生小麦(Triticum aestivum ssp.tibetanum Shao)的高分子量麦谷蛋白亚基等位基因组成。结果表明,43份材料的HMW-GS组成是同质的,7份材料为异质。供试材料共有7种HMW GS组合,以Null、7 8、2 12为主要类型,占所分析材料的68．4％。在Glu-1位点共检测到10种等位基因,Glu- A1位点2种,Glu～B1位点4种,Glu～D1位点4种。Null(96％)、7 8(80．4％)和2 12(94．9％)分别是Glu-A1、 Glu-B1和Glu～D1位点上主要的等位基因。在Glu-B1位点还新发现2个亚基,暂时分别命名为8*和7**。说明西藏半野生小麦中存在着较广泛的HMW-GS等位基因变异,是小麦品质育种潜在的可利用的遗传资源。     

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.     

High-Molecular-Weight Glutenin Subunit Genesin in Decaploid Agropyron elongatum

Seven genes encoding glutenin subunits that present in Agropyron elongatum (Host) Nevski were cloned by PCR analysis and named AgeloG1 to AgeloG7. The complete open reading frames (ORFs) of the seven genes were amplified with primers special for high-molecular-weight (HMW) glutenin subunit genes and subsequently cloned and sequenced. Five of them were completely sequenced, and the other two (AgeloG1 and AgeloG4) were sequenced at the two ends only. Comparison of amino acid sequences suggested that the primary structure of the subunits encoded by the seven genes was very similar to that of y-type HMW glutenin subunits published from wheat, though four of them (AgeloG4, AgeloG5, AgeloG6 and AgeloG7) were shorter than 1.8 kb. Phylogenetic analysis of the five completely sequenced genes and those subunit genes of Triticum aestivum L. (AABBDD), Aegilops tauschii Coss. (DD), Aegilops caudata L. (CC), Secale cereale L. (RR) and Aegilops umbellulata Zhuk. (UU) indicated that the AgeloG2 was most closely related to 1Dy; the AgeloG3 was to 1By; the AgeloG5, AgeloG6 and AgeloG7 were to 1Ay.     

长穗偃麦草中E和E1基因组高分子量麦谷蛋白基因启动子部分序列的进化分析

通过PCR克隆的方法,获得了分别来自二倍体长穗偃麦草的E基因组和四倍体长穗偃麦草的E_1基因组的4个高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)基因启动子的部分序列。序列分析表明,它们之间的同源性较高,两个x型亚基启动子序列之间只有1个碱基的差异,而两个y型亚基启动子序列完全相同,x和y型亚基启动子序列之间的长度和部分碱基位点都有差异。推测四倍体长穗偃麦草中的E_1基因组可能起源于二倍体的E基因组。与来自小麦族的A、B、D和G基因组部分亚基基因的启动子序列比较表明,小麦族的这一区域在进化上是相当保守的,不同基因组来源的序列同源性都在90％以上。经过对这些序列的聚类分析,表明长穗偃麦草的y型HMW-GS基因与其他亚基基因的进化关系较远,而x型亚基基因与一个来自小麦1B染色体的亚基基因关系最近。     

The contribution of distant hybridization with decaploid Agropyron elongatum to wheat improvement in China

Wheat is a staple food crop in the world as well as in China. Because of the progress of wheat breeding and other agricultural sci-technologies, the wheat grain yield per unit area has increased more than five folds from 1952 to 2006 in China. The first part of this article briefly reviews the history of wheat breeding in China. Second, the establishment of "Triticum aestivum-Agropyron" distant hybridization system and its contribution to wheat production and breeding in China are summarized. Finally, the future challenges of wheat breeding are discussed, which include how to increase the utilization efficiencies of water, soil nutrient and light energy through breeding.As an example, our research progress on how to increase light use efficiency in wheat through breeding is introduced and discussed.     

四倍体长穗偃麦草(Agropyron elongatum 4x)染色体组构成的生化和SSR标记分析

应用等电聚焦(IEF)和SDS PAGE方法分析了二倍体长穗偃麦草(Agropyronelongatum2x)和四倍体长穗偃麦草(Ag.elongatum4x)的16种同工酶和3种贮藏蛋白的电泳图谱。结果表明,只有两种同工酶在四倍体和二倍体长穗偃麦草之间表现相同的酶谱,该类型仅占分析标记总数的10.5%;而10种同工酶和3种贮藏蛋白的电泳图谱在四倍体中除了具有全部二倍体的谱带以外,还有自己独特的条带,该类型最多,占分析标记总数的63.2%;另外5种同工酶在二倍体和四倍体之间只有部分条带相同,同时具有各自特异的条带,该类型占分析标记总数的26.3%。由此推测,四倍体长穗偃麦草可能是一个异源四倍体,即只含有一个起源于二倍体类型的染色体组Ee,而另一个染色体组在所分析的生化标记上明显不同于近缘种中的St、J和N染色体组,其起源尚待进一步研究。进一步用小麦的SSR引物对二倍体和四倍体长穗偃麦草进行扩增,结果表明大多数SSR引物在四倍体中既能扩出与二倍体相同的条带,同时还有其特异的条带,这一结果验证了由生化标记得出的四倍体长穗偃麦草是异源四倍体的初步结论。     

小麦与高冰草不对称体细胞杂种F_5代部分株系的根尖细胞染色体分析

将普通小麦“济南177”(Triticum oestivum cv．Jinan 177)原生质体(受体)和经紫外线照射的高冰草Agropyron elongatum)原生质体(供体)用PEG(聚乙二醇,polyethylene glycol)法诱导融合,获得外形偏向小麦的不对称体细胞杂种及后代。经过田间繁育,现已到F5代。对来源于同一个体细胞杂种克隆的不同株系(Ⅱ-2,8-l,Ⅱ-I-8)的F5代的根尖细胞染色体进行核型分析,并与其亲本比较,结果表明,杂种株系染色体的形态、数目在遗传上均趋于稳定。各杂种株系的染色体与亲本小麦“济南177”之间有多处显著的不同,杂种株系之间也存在差异,推测高冰草的染色体小片段可能进入了受体小麦的染色体中。     

镍对高冰草幼苗生长及活性氧代谢的影响

本文对镍处理下高冰草幼苗生长,茎部和根部丙二醛(MDA)含量,可溶性蛋白含量,超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性及叶片光合色素含量的变化进行了研究.结果表明,低浓度镍(10 μmol·L~(-1))对高冰草幼苗生长无显著抑制效应,但随镍浓度增加各项生长指标显著减少,且镍对高冰草幼苗根部损伤更为显著.光合色素含量随镍浓度升高呈减少趋势.高冰草茎部和根部MDA含量与镍浓度呈显著正相关关系.根部可溶性蛋白含量随镍浓度升高呈增加趋势.低浓度镍处理(10 μmol·L~(-1))下,SOD、POD和CAT活性均有所提高,保护酶系统处于正常状态,但随镍浓度升高,3种保护酶活性受到不同程度抑制,保护酶系统平衡被破坏.

Abstract：

Agropyron elongatum seedlings were exposed to different concentration Ni to study their growth and the changes in MDA and soluble protein contents and SOD, POD and CAT ac-tivities in their shoots and roots, and the photosynthetic pigment content in their leaves. Low con-centration (10 μmol·L~(-1)) Ni had no significant inhibitory effects on the seedlings growth, but the growth indices decreased significantly with increasing Ni concentration, being more markedly for roots than for shoots. The leaf photosynthetic pigment content had a decreasing trend with in-creasing Ni concentration, while the MDA content in shoots and roots had significant positive cor-relation with Ni concentration. The soluble protein content in roots increased with increasing Ni concentration. Under low concentration (10μmol·L~(-1)) Ni, the SOD, POD and CAT activities all increased, and the protective enzyme system was well-balanced. When the Ni concentration was increasing, the three enzyme activities were inhibited to different extents, and the balance of protective enzyme system was broken.     

Intermediate fertile Triticum aestivum （＋）Agropyron elongatum somatic hybrids are generated by low doses of UV irradiation

We report the production and characterization of somatic hybrids between Triticum aestivum L. and Agropyron elongatum (Host) Nevishi (the synonym is Thinopyrum ponticum). Asymmetric protoplast fusion was performed between Agropyron elongatum protoplasts irradiated with a low UV dose and protoplasts of wheat taken from nonregenerable suspension cultures. More than 40 green plantlets were obtained from 15 regenerated clones and one of them produced seeds. The phenotypes of the hybrid plants and seeds were intermediate between wheat and Agropyron elongatum. All of the regenerated calli and plants were verified as intergeneric hybrids on the basis of morphological observation and analysis of isozyme, cytological, 5SrDNA spacer sequences and random amplified polymorphic DNA (RAPD). RFLP analysis of the mitochondrial genome revealed evidence of random segregation and recombination of mtDNA.