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-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。     

小麦-中间偃麦草双体异附加系的选育和鉴定

在小麦-中间偃麦草59个杂交后代种质系中,筛选出6个小麦-中间偃麦草双体异附加系(line0605,line0607,line0609,line0610,line0611,line0625),并对其进行了形态学、白粉病抗性、细胞学和RAPD鉴定。形态学结果表明:6个双体异附加系农艺性状较好地结合了双亲的优良特点;细胞学结果表明:6个双体异附加系具有高度的细胞学稳定性,花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMI)的染色体构型为2n=22Ⅱ;RAPD分析表明:在供试的209个随机引物中有5个引物分别能在6个异附加系中稳定地扩增出不同的特异带型,可以作为各个异附加系所附加染色体的特异分子标记;白粉病抗性鉴定结果表明:line0605表现免疫,line0610和line0625表现高抗,line0607表现中抗,line0609和line0611表现中感。     

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。     

应用原位杂交及RAPD技术标记抗黄矮病小麦—中间偃麦草染色体异附加系

以生物素标记中间偃麦草基因组ＤＮＡ为探针,与抗黄矮病小麦－中间偃麦草染色体异附加系Ｚ６进行原位杂交,鉴定出附加的１对中间偃麦草染色体。对异附加系Ｚ６和Ｌ１及它们的小麦亲本进行了ＲＡＰＤ分析,从１２０个随机引物中,筛选出２个引物可以扩增出附加染色体的特异ＤＮＡ片段,可作为鉴定导入小麦的中间偃麦草染色质的分子标记。     

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。     

小冰麦异附加系TAI系列中异源麦谷蛋白基因位点的生化与分子生物学鉴定

小冰麦异附加系TAI系列的每一个材料中分别附加了1对来自中问偃麦草的染色体,附加染色体很容易丢失,使得失去附加染色体的小麦可以作为异附加系的对照材料。通过分析TAI系列异附加系及各自对照材料的高分子量麦谷蛋白亚基组成与低分子量麦谷蛋白基因的PCR图谱,鉴定出异附加系TAI-13和TAI-25中具有编码中问偃麦草麦谷蛋白的基因位点,附加的中间偃麦草染色体属于第一同源群。异附加系TAI-11中附加的中间偃麦草染色体只具有低分子量麦谷蛋白基因位点。     

抗白粉病小麦-中间偃麦草二体异附加系与杀配子材料杂交后代的细胞遗传学研究

利用已选育的抗白粉病烟农15-中间偃麦草二体异附加系与农林26-离果山羊草3C染色体附加系杂交．对其F1、F2、F3的细胞遗传学进行研究．结果表明：F1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型紊乱,在39．48％的细胞中发现染色体断片、单价体,后期Ⅰ、后期Ⅱ出现落后染色体、染色体桥．四分体期微核出现频率达48．65％,说明杀配子染色体可有效诱导染色体发生断裂等结构变异;F2代在细胞学方面仍不稳定,表现为染色体数目发生变异,花粉母细胞减数分裂染色体构型紊乱。多价体、落后染色体、染色体桥及微核的普遍出现．说明染色体问可能发生断裂、重接、交换或易位等现象,F2代白粉病抗性也出现分离;F3代虽然染色体数日和白粉病抗性仍在分离,但花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型较F2稳定,相对紊乱系数下降．从F3代鉴定出了染色体数目为42、构型稳定且对白粉病表现免疫的单株。     

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.     

滨麦低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）基因的分离与序列分析

采用PCR方法,从滨麦(Leymus mollis)基因组中分离出8条LMW-GS基因序列.核苷酸序列分析表明,序列GQ169791在起始密码子上游包含318 bp的启动子序列,该序列包含-300元件、GCN4 motif、种子贮藏蛋白盒等基因特异表达的顺式或反式作用调控元件.推导的氨基酸序列分析表明,8条序列的编码区依次有信号肽,N-末端区,中部重复区和C-末端Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区等典型LMW-GS多肽一级结构特征;序列HQ416909、HQ416914和HQ416915具有单一完整的开放阅读框(ORF);序列GQ169791、HQ416910、HQ416911、HQ416912和HQ416913在中部重复区和C-末端区出现了4个或5个提前终止密码子,推断其为假基因.8条序列都含有8个或9个半胱氨酸残基(C),N-末端区起始氨基酸序列为METSRIPG-或METTRIPG-,推断其为LMW-m型LMW-GS基因.系统进化分析表明,8条序列与华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)LMW-GS基因(HM475146,GQ223386)和野大麦(Hordeum brevisubulatum)的B-hordein基因(AY695368)具有相对较近的同源关系.该研究为挖掘利用滨麦LMW-GS的基因提供了理论依据,对小麦品质改良具有一定参考价值.     

一个多抗小麦—中间偃麦草新种质的选育和细胞分子生物学鉴定

经过多年田间和温室接种抗病性鉴定,从(77-5433×中5)杂交组合花药培养后代中选育出一个兼抗大麦黄矮病、条锈、叶锈和秆锈4种小麦主要病害的新种质遗4212。遗4212的体细胞染色体数为42,在减数分裂中期Ⅰ,在几乎所有的花粉母细胞中都可以观察到21个二价体,这说明遗4212是一个在遗传上业已稳定的整倍体材料。对(遗4212×77-5433)F_1代花粉母细胞的观察表明,遗4212可能是含1对外源中间偃麦草染色体的代换系或具较大中间偃麦草染色体片段的易位系。用基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)对遗4212的有丝分裂中期相、减数分裂后期Ⅰ相和(遗4212×77-5433)F_1代花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ、后期Ⅰ进行了检测,确证遗4212含1对外源中间偃麦草染色体。这些结果表明,遗4212是一个小麦一中间偃麦草代换系,其抗病性来自其携带的1对中间偃麦草。     

小麦新品种“川麦42”低分子量谷蛋白亚基新基因的分子克隆

采用PCR方法从小麦（Triticum aestivum L.）新品种“川麦42”中克隆得到一个低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）新基因,暂命名为LMWCM42-1。该基因编码区全长846 bp,编码281个氨基酸,具有LMW-GS基因的典型结构特征。推导氨基酸序列比较显示,尽管LMWCM42-1与已知LMW-GS高度相似,但在N-末端重复区部分重复单元和C-末端区中仍存在明显差异。聚类分析表明,LMWCM42-1可能是由Glu-D3位点编码的。     

小麦-黑麦二体异附加系分子细胞遗传学鉴定

用形态学、细胞学、生化及分子标记方法,对小麦-黑麦衍生系N9436-0-2-29-9进行分析鉴定,以明确N9436-0-2-29-9中具体的外源染色体。农艺性状调查表明,N9436-0-2-29-9衍生系在形态上整齐一致,对白粉病高抗;细胞学分析表明,染色体构型稳定,2n=44=22Ⅱ;Giemsa C-分带和SSR分析表明,该衍生系为普通小麦-黑麦6R二体异附加系;高分子量麦谷蛋白亚基分析(HMW-GS)表明,外源染色体的导入使该衍生系的高分子量麦谷蛋白亚基表达受到影响。     

小麦高分子量谷蛋白亚基Glu-B1位点沉默基因的克隆与序列分析

二粒小麦（Triticum turgidum L．var．dicoccoides）具有极其丰富的遗传多样性,是栽培小麦品种改良的巨大基因库。在高分子量谷蛋白基因的组成上,它具有许多栽培小麦不存在的变异类型,在Glu—B1位点上的变异更大。我们利用种子贮藏蛋白的SDS—PAGE方法从原产于伊朗的二粒小麦材料PI94640中观察到缺失Glu—B1区的高分子量谷蛋白亚基。利用Glu-1Bx基因保守序列设计PCR引物,对该材料的总DNA扩增,获得了X型亚基编码基因（Glu-1Bxm）的全序列,其全长为3442bp含1070bp的启动子区。序列比较发现,Glu-1Bxm在启动子区序列与Glu—1Bx7的最为相似。而在基因编码区,我们发现Glu—1Bxm仅编码212个氨基酸,由于开放阅读框中起始密码子后第637位核苷酸发生了点突变,即编码谷酰胺的CAA突变为终止密码TAA,可能直接导致了该高分子量谷蛋白亚基的失活,这是我们在小麦Glu—B1位点基因沉默分子证据的首次报道。将Glu—1Bxm全序列与Glu—B1位点其他等位基因进行了系统树分析,发现Glu—1Bxm是较为古老的类型。本文还对该特异高分子量谷蛋白亚基变异类型对品质遗传改良研究的意义进行了讨论。     

Cloning and Expression of Low Molecular Weight Glutenin Genes from the Chinese Elite Wheat Cultivar ＂Xiaoyan 54＂

The low molecular weight （LMW） glutenln subunlts account for 40% of wheat gluten protein content by mass and these proteins are considered to significantly affect dough quality characteristics. Five new full-length LMW glutenln genes （designated LMW-5, LMW-7, LMW-42, LMW-58, and LMW-34） were isolated from the Chinese elite wheat cultivar ＂Xlaoyan 54＂ by PCR amplification of genomlc DNA using a pair of degenerate primers designed from the conserved sequences of the N- and C-terminal regions of published LMW glutenln genes. Deduced amino acid sequence analysis showed that LMW-5 belongs to the LMW-i type genes and that the other four belong to LMW-m type genes. Sequence comparisons revealed that point mutations occasionally occurred in signal peptide and N-terminus domains and often existed in domain III and domain V. Small insertions and deletions are represented in the repetitive domain. There is a stop codon after amino acid position 110 In the repetitive domain of LMW.34, indicating that It is a pseudogene. The other four genes have complete open reading frames and the putative mature regions of these genes were subcloned Into pET-30a expression vector and successfully expressed in Escherlchla coll. Protein sodium dodecyl sulfate-polyacrylamlde gel electro- phoresls analysis showed that all proteins expressed in E. coil by the four genes could be related to B-group LMW glutenln subunits of wheat.