本文關(guān)鍵詞：野生二粒小麥與普通小麥雜種高世代α-,γ-醇溶蛋白基因的分子鑒定

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【摘要】：麥谷蛋白和麥醇溶蛋白是小麥籽粒貯藏蛋白中的主要成分,二者是小麥面筋組成的兩大成分,二者的種類和數(shù)量及其比例決定著小麥面粉的加工品質(zhì),從而影響著面筋的質(zhì)量。在小麥籽粒中,麥醇溶蛋白占貯藏蛋白的40%-50%,賦予了面筋可塑性、黏性、延展性,同時(shí)醇溶蛋白中還含有誘發(fā)乳糜瀉(celiac disease,CD)的主要外在因子。因此,篩選優(yōu)質(zhì)的醇溶蛋白基因改良普通小麥的加工品質(zhì)以及降低乳糜瀉的發(fā)病率,對(duì)小麥遺傳育種具有重要意義。野生二粒小麥?zhǔn)窃耘嗨谋扼w硬粒小麥和六倍體普通小麥的祖先種,具有很多優(yōu)良的性狀以及普通小麥所缺乏的獨(dú)特的遺傳變異,是進(jìn)行普通小麥遺傳改良的適宜供體。本研究通過對(duì)野生二粒小麥D97、普通小麥川農(nóng)16(CN16)及其二者雜種高世代(F11,2n=6x=42)的四份材料BAd7-209、BAd7-210、BAd7-212、BAd7-213,進(jìn)行α-,γ-醇溶蛋白基因的分子克隆,利用GenBank中已有的基因序列資源,同克隆測(cè)序后的基因序列進(jìn)行比對(duì)分析、氨基酸序列分析并構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹,揭示野生二粒小麥改良普通小麥醇溶蛋白的優(yōu)異遺傳基礎(chǔ),進(jìn)而為野生二粒小麥在普通小麥品質(zhì)改良和CD預(yù)防中的利用,提供參考。主要取得以下結(jié)果：(1)一共克隆了248個(gè)α-醇溶蛋白基因序列,85個(gè)Y-醇溶蛋白基因序列,其中α-,γ-醇溶蛋白基因具有完整編碼框的基因序列分別為129個(gè)、68個(gè),其余的由于在編碼區(qū)存在著提前終止子,推測(cè)為假基因。(2)進(jìn)一步分析表明,得到的所有基因序列推導(dǎo)的氨基酸序列都具有a-醇溶蛋白或γ-醇溶蛋白典型的結(jié)構(gòu)。在α-醇溶蛋白基因序列中,親本川農(nóng)16和4個(gè)雜種高代材料都得到了含有7個(gè)半胱氨酸的序列,都是在C-末端特征區(qū)Ⅱ,因密碼子TCC顛換為TGC使絲氨酸(S)突變?yōu)榘腚装彼?C)。同時(shí),在BAd 7-210、BAd 7-212、BAd 7-213中克隆到了缺少1個(gè)保守半胱氨酸的序列。其中,7-212-α1-13中第1個(gè)半胱氨酸(C)因TGC轉(zhuǎn)換為TAC而突變成了酪氨酸(Y)；7-210-α1-2、7-212-α1-19和7-213-α1-1均因密碼子TGT轉(zhuǎn)換為CGT使第3個(gè)半胱氨酸(C)突變成了精氨酸(R)；7-210-α2-13和7-213-α2-7中,由于TGC轉(zhuǎn)換為CGC,而使第4個(gè)半胱氨酸(C)突變成了精氨酸(R)；此外,7-212-a1-12中由于TGC轉(zhuǎn)換為CGC,使第5個(gè)半胱氨酸(C)突變成了精氨酸(R)。在γ-醇溶蛋白基因序列中,除BAd7-213外,得到了含有7個(gè)或9個(gè)半胱氨酸的序列。例如,D97-γ-3與CN16-γ-4由于密碼子TAT轉(zhuǎn)換為TGT,使位于C-末端區(qū)非重復(fù)區(qū)V的酩氨酸(Y)突變?yōu)榘腚装彼?C)；在D97-γ-1、D97-γ-4、D97-,γ-5、D97-γ-6、D97-γ-7、D97-γ-12、D97-γ-14、CN16-γ-9、CN16-γ-10、CN16-γ-11、7-209-γ-2、7-209-γ-3、7-210-γ-9、7-212-γ-5、7-212-γ-7等在N-末端重復(fù)區(qū)Ⅱ,由于密碼子TAC轉(zhuǎn)換為TGC,致使酪氨酸(Y)突變成為半胱氨酸(C)。而7-209-γ-13在非重復(fù)區(qū)Ⅲ,由于密碼子TGT顛換為GGT,而使半胱氨酸(C)突變?yōu)楦拾彼?G),導(dǎo)致基因缺少了1個(gè)保守的半胱氨酸；類似地,7-212-γ-2與7-212-γ-8在非重復(fù)區(qū)Ⅲ,由于密碼子TGT轉(zhuǎn)換為CGT,致使半胱氨酸(C)突變?yōu)榫彼?R)。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明,在C-末端特征區(qū)Ⅱ具有額外半胱氨酸的α-醇溶蛋白基因,大多數(shù)來源于D基因組。而在N-末端重復(fù)區(qū)Ⅱ具有額外半胱氨酸的γ-醇溶蛋白基因,大多來源于B基因組。在野生二粒小麥D97得到了較普通小麥川農(nóng)16更多的額外半胱氨酸的醇溶蛋白基因,據(jù)此認(rèn)為,有望通過野生二粒小麥改良普通小麥的加工品質(zhì)。(3)從克隆到的基因序列中對(duì)T細(xì)胞免疫肽進(jìn)行了識(shí)別分析,表明野生二粒小麥D97和川農(nóng)16以及四個(gè)雜種高代材料都具有足夠的潛力誘發(fā)CD。但是進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),在D97所克隆得到的序列中,D97-α2-14和D97-α1-22被定位在6B染色體上,它們的多聚谷氨酰胺含量比較特殊,其多聚谷氨酰胺Ⅱ區(qū)的多聚谷氨酰胺含量反而比多聚谷氨酰胺Ⅰ區(qū)的含量少很多或者數(shù)量接近。D97-α2-6、D97-α2-13、D97-Ⅱ2-16這三個(gè)基因僅含有Glia-a20,并被定位在6A染色體。而在雜種后代BAd7-209中,發(fā)現(xiàn)了類似的基因7-209-α1-19。表明在D97中存在一定的變異類型,有望從中篩選出含有較少T細(xì)胞免疫優(yōu)勢(shì)多肽的優(yōu)異種質(zhì)資源。
【關(guān)鍵詞】：普通小麥 野生二粒小麥 α-醇溶蛋白 γ-醇溶蛋白 序列分析
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S512.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-21
• 1.1 小麥種子儲(chǔ)藏蛋白的組成及分類11-12
• 1.2 小麥品質(zhì)12-13
• 1.2.1 小麥品質(zhì)的分類12-13
• 1.2.2 小麥品質(zhì)改良的研究現(xiàn)狀13
• 1.3 小麥醇溶蛋白的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 醇溶蛋白等位變異的分離和鑒定13-14
• 1.3.2 醇溶蛋白基因的染色體定位、等位變異及其與小麥品質(zhì)的關(guān)系14-16
• 1.3.3 小麥醇溶蛋白的氨基酸組成分析16-17
• 1.3.4 醇溶蛋白基因的克隆17
• 1.4 醇溶蛋白與乳糜瀉的關(guān)系17-18
• 1.5 野生二粒小麥在小麥品質(zhì)改良中的獨(dú)特地位和作用18-19
• 1.6 本研究的立題目的與意義19-21
• 2 材料與方法21-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料21
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法21-26
• 2.2.1 基因組DNA的提取21-22
• 2.2.2 目的基因的PCR擴(kuò)增22-23
• 2.2.3 PCR產(chǎn)物的回收純化23
• 2.2.4 連接23-24
• 2.2.5 制備感受態(tài)細(xì)胞24
• 2.2.6 轉(zhuǎn)化24
• 2.2.7 陽性篩選24-25
• 2.2.8 DNA序列測(cè)定與拼接25-26
• 3 結(jié)果與分析26-75
• 3.1 A-醇溶蛋白26-52
• 3.1.1 α-醇溶蛋白核苷酸序列分析26-29
• 3.1.2 推導(dǎo)的氨基酸序列分析29-44
• 3.1.3 半胱氨酸位置和數(shù)目分析44-45
• 3.1.4 毒性多態(tài)位點(diǎn)分析45-50
• 3.1.5 α-醇溶蛋白基因的聚類分析50-52
• 3.2 Γ-醇溶蛋白52-75
• 3.2.1 γ-醇溶蛋白核苷酸序列分析52-54
• 3.2.2 推導(dǎo)的氨基酸序列分析54-69
• 3.2.3 毒性肽分析69-71
• 3.2.4 γ-醇溶蛋白基因的聚類分析71-75
• 4 討論75-81
• 4.1 A-醇溶蛋白基因的克隆與序列分析75-76
• 4.2 A-醇溶蛋白基因的T細(xì)胞免疫肽的分布、染色體定位與CD預(yù)防76-78
• 4.3 Γ-醇溶蛋白的分子變異及其與功能的關(guān)系78-79
• 4.4 氨基酸序列比對(duì)分析所揭示的Γ-醇溶蛋白結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系79-80
• 4.5 Γ-醇溶蛋白的T細(xì)胞免疫肽的分布與CD預(yù)防80-81
• 參考文獻(xiàn)81-90
• 致謝90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1092660