小麦-黑麦杂种高分子量谷蛋白基因Glu-R1变异的细胞及分子鉴定

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远缘杂交是物种形成与演化的重要途径，同时也是作物改良的重要手段。黑麦作为小麦的三级基因源，具有许多优良基因。通过小麦-黑麦远缘杂交不仅能将黑麦的优良基因导入普通小麦，同时也能创造新的遗传变异，许多变异可能具有潜在的利用价值，对涉及的变异进行研究对小麦的遗传改良具有重要意义。
　　高分子量谷蛋白亚基(High-molecular-weight glutenin subunit，HMW-GS)是麦类种子胚乳中重要的贮藏蛋白之一，其组成和含量在很大程度上决定了小麦的加工和烘烤品质，是小麦的重要品质农艺性状。
　　本研究对普通小麦Shinchunaga(Triticum aestivum L.cv.Shinchunaga,2n=42，AABBDD)和秦岭黑麦(Secale cerealeL.cv.Qinling，2n=14，RR)杂种中HMW-GS变异材料进行SDS-PAGE分析、细胞学鉴定、基因克隆及原核表达分析。主要研究结果如下:
　　1.利用SDS-PAGE对杂种进行鉴定，发现F1杂种100的HMW-GS组成为野生型。在其自交获得的F5种子，我们分离出了两种不同的HMW-GS组成类型:一种仍为野生型，另一种为消失了一条黑麦HMW-GS条带的突变型，并且都稳定遗传到F6、F7代。
　　2.分别对F6代材料100-5（野生型）和100-8（突变型）自交结实所得的F7代材料进行根尖染色体组成鉴定。其中100-5-1(F7)染色体数目为42条，包括14条完整的R组染色体，11条A组染色体（缺失1对1A和1条7A），14条B组染色体（包括1对4BL.6BS/6BL.4BS相互易位染色体）以及3条D组染色体(1对1D和1条7D)。100-8的后代分为两种类型:100-8-1(F7)的染色体数目为42条，包括14条完整的R组染色体，12条A组染色体（缺失1对1A），14条完整的B组染色体以及2条D组染色体（1对1D）;100-8-2(F7)的染色体数目为40条，14条完整的R组染色体，11条A组染色体（缺失1对1A和1条7A），13条B组（缺失1条4B）以及2条D组染色体（1对1D）。细胞学鉴定表明，它们为次级六倍体小黑麦。
　　3.分别用Glu-Rx和Glu-Ry特异引物扩增和克隆100(F1)、100-5(F6)和100-8(F6)的Glu-Rx和GIu-Ry编码区序列。100、100-5和100-8都能扩增出一条序列完全一致且长为2304bp的Glu-Rx序列。序列比对发现该序列和小麦代换系材料7841的Glu-Rx（GenBank number: AF216868）相似性达到99.91％，只在777bp和1130bp处有两个碱基差异。而Glu-Ry只在材料100和100-5中能扩增出目的条带，这暗示100-8中消失的HMW-GS条带可能是Ry亚基。将100和100-5得到的Glu-Ry扩增条带进行克隆、测序，两者序列完全一致，全长2286bp。序列比对发现其与秦岭黑麦的Glu-Ry（GenBank number: GU373814）相似性达到96.96％。它们之间有34处单碱基差异，在序列1339bp-1356bp位置上有18bp的碱基插入，在序列2013bp-2030bp位置上有18bp的碱基缺失。所得的Glu-Rx及Glu-Ry都具有完整的开放阅读框，表明它们是可以表达的HMW-GS基因。推导的氨基酸序列分析表明它们具有典型的HMW-GS特征。根据序列推导的Rx和Ry亚基的蛋白质分子量分别为81387.8Da和81794.2Da，表明Ry亚基的蛋白质分子量略大于Rx亚基的蛋白质分子量，推测Ry亚基在SDS-PAGE系统中的电泳迁移率可能慢于Rx亚基。
　　4.对材料100-5中克隆得到的Glu-Rx和Glu-Ry进行了原核表达，表达的Ry亚基在SDS-PAGE中的电泳迁移率确实慢于Rx亚基，进一步证明100-8消失的条带是Ry亚基。

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作者
谢艳;
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作者单位

四川农业大学;

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授予单位四川农业大学;
学科生物化学与分子生物学
授予学位硕士
导师姓名袁中伟;
年度 2016
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S512.035.1;
关键词
小麦; 远缘杂交; 黑麦; 高分子量谷蛋白亚基; 细胞表达; 分子鉴定;

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