小麦γ-醇溶蛋白基因鉴定与mRNA表达量的全基因组关联分析
发布时间：2021-10-12 20:13
小麦面筋蛋白的组分与含量共同决定小麦面粉的加工品质,而小麦醇溶蛋白是面筋蛋白的重要成分之一,占其总量的50%左右。醇溶蛋白主要决定小麦面筋的粘性和延展性,在醇溶蛋白中,γ-醇溶蛋白与小麦的品质具有显著的相关性。本研究以优质强筋小麦品种郑麦379为材料,针对γ-醇溶蛋白家族基因进行克隆,并进行乳糜泻基因抗原位点的预测,利用转录组技术,计算克隆出的基因在120份自然群体材料中的表达水平,结合其品质指标的测定结果,利用相关性分析,分析γ-醇溶蛋白基因对小麦各个品质指标的效应,基于转录组测序技术,进行m RNA表达水平的全基因组关联分析,其研究结果如下:（1）利用简并PCR技术,从郑麦379中克隆130条γ-醇溶蛋白基因,其中包含50条具有完整开放阅读框的基因序列,分析氨基酸序列的结构特征并构建进化树发现,在50条完整的基因序列中,均含有8保守位置的半胱氨酸残基,具有典型的γ-醇溶蛋白结构特征。序列Gli-γ-001Gli-γ-008除半胱氨酸位置相同之外,在其它位置编码的氨基酸明显不同与其它序列。进化树分析结果,将其分成4个分支,Ⅰ分支属于新型γ-醇溶蛋白多基因亚家族,...
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-醇溶蛋白结构模式图[12]
3发现，在起始重复区域，含有多余或者缺失一个半胱氨酸的γ-醇溶蛋白基因，这可能造成其功能发生改变[17]。Anderson等发现大概25%的γ-醇溶蛋白，包含奇数个半胱氨酸残基，可以与麦谷蛋白多聚体连接形成分子间二硫键，进一步影响面粉的品质[18]。图3所示，ω-醇溶蛋白基因与其他几类蛋白相比，结构相对简单，其推导氨基酸结构由以下几部分构成：由19～20个氨基酸残基组成的信号肽区、10～11个氨基酸残基组成的N末端非重复Ⅰ区、11个氨基酸残基组成的N末端非重复Ⅰ区、占整个蛋白质序列90～96%的重复Ⅱ区和含10～11个氨基酸残基的C末端Ⅲ区，因为ω-醇溶蛋白中不含有半胱氨酸和甲硫氨酸，所以不能参与分子内二硫键的形成[19]。图1α-醇溶蛋白结构模式图[12]Figure1α-gliadinstructurepatterndiagram图2γ-醇溶蛋白结构模式图[13]Figure2γ-gliadinstructurepatterndiagram图3ω-醇溶蛋白结构模式图[18]Figure3ω-gliadinstructurepatterndiagram1.1.3醇溶蛋白与小麦品质的关系小麦品质主要包括籽粒形态品质、加工品质和营养品质，其中加工品质又可分为一次加工品质和二次加工品质，一次加工品质又称为制粉品质，主要包括面粉灰分、籽粒硬度、容重、面粉白度、面粉水分和出粉率等；二次加工品质，即食品制作品质，主要包括面粉的湿面筋含量、吸水率、面团形成时间、稳定时间、面团拉伸面积和面粉的糊化特性等。在小麦的加工中，二次加工品质尤为重要，小麦中的醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量共同影响面粉的粘性、延展性和弹性等方面的品质[20]。小麦营养品质主要包括蛋白质、淀粉、脂肪、核酸、维生素、矿物质的含量和质量等，且它们共同影响小麦面粉的品质。李志西等通过分析蛋白
193.2.7田间试验方法120份小麦自然群体于2017～2018年种植在河南原阳县，种植采用随机区组设计的方法，按4行区进行种植，每个小区行长2m，株距6cm，田间管理均按当地试验田进行。抽穗后去除杂株，生长期内没有发生严重病虫害及倒伏情况。4结果与分析4.1γ-醇溶蛋白基因序列分析4.1.1γ-醇溶蛋白基因的克隆及序列分析根据NCBI（NationalCenterforBiotechnologyInformation）数据库中已知的γ-醇溶蛋白基因序列，设计24对简并引物，以郑麦379基因组DNA为模板进行PCR扩增，产物通过1.2%的琼脂糖凝胶电泳进行分离。如图4所示，每对引物均得到单一的目的条带，片段大小介于750bp～1000bp之间，大小约为1000bp的条带有8条，约为750bp的条带有16条。将24个目的片段回收纯化后分别连接到pEASY-Blunt3-CloningVector载体上，用含有Amp+的LB培养基筛选阳性单克隆，并送样测序。分析发现，1、4以及7号引物扩增得到的γ-醇溶蛋白基因序列较多，分别为9、10、15条，而14、15、16、17号引物均得到8条γ-醇溶蛋白基因序列，其余引物扩增得到1～7条序列不等，共计克隆得到130条γ-醇溶蛋白基因序列（图5），具体每个γ-醇溶蛋白基因序列长度及所对应的引物见表4。利用BiloEdit软件对130条序列进行开放读码框预测，有50条序列具有完整的开放读码框，编码240～340个氨基酸残基。图4郑麦379γ-醇溶蛋白基因的PCR扩增Figure4PCRAmplificationofγ-gliadingenesfromcommonwheatcultivarZhengmai379注：M：DL2000分子量标准Not：M:DL2000Marker
【参考文献】：
期刊论文
[1]使用面筋峰值仪快速评价小麦品质的研究[J]. 宋亚博,宋斌,麻琦,赵仁勇. 河南工业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]小麦营养和健康品质研究进展[J]. 张勇,郝元峰,张艳,何心尧,夏先春,何中虎. 中国农业科学. 2016(22)
[3]郑麦366γ-醇溶蛋白基因的克隆、系统进化和乳糜泻毒性分析[J]. 李黎,李玉阁,李锁平. 河南大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]Allele and haplotype frequencies for HLA-DQ in Iranian celiac disease patients[J]. Mohammad Rostami-Nejad,Jihane Romanos,Kamran Rostami,Azita Ganji,Mohammad Javad Ehsani-Ardakani,Ali-Reza Bakhshipour,Homayoun Zojaji,Seyed Reza Mohebbi,Mohammad-Reza Zali,Cisca Wijmenga. World Journal of Gastroenterology. 2014(20)
[5]优质强筋高产稳产小麦新品种郑麦379的选育及栽培技术[J]. 杨会民,雷振生,吴政卿,王美芳,何宁,何盛莲,晁岳恩,周正富. 作物杂志. 2014(01)
[6]转录组研究新技术:RNA-Seq及其应用[J]. 祁云霞,刘永斌,荣威恒. 遗传. 2011(11)
[7]RNA干扰及其在植物中的研究进展[J]. 张森浩,严学兵,王成章,文开新,许来俊. 草业科学. 2011(05)
[8]小麦品种陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆、原核表达与功能鉴定[J]. 王明霞,高翔,陈其皎,董剑,赵万春,李艳亮,李敏. 作物学报. 2011(01)
[9]中国小麦育种进展与展望[J]. 何中虎,夏先春,陈新民,庄巧生. 作物学报. 2011(02)
[10]小麦品种陕253ω-醇溶蛋白基因的克隆及序列分析[J]. 李敏,高翔,陈其皎,董剑,赵万春,李艳亮,王明霞,陈瑞佶,庞红喜,李哲清,刘俊. 农业生物技术学报. 2010(05)
博士论文
[1]普通小麦和中国节节麦LMW-GS,α-,γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析[D]. 李玉阁.河南大学 2014
[2]河南小麦生产潜力及发展战略研究[D]. 王学强.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]小麦γ-醇溶蛋白基因TaWG05克隆及其启动子分析[D]. 齐豫川.河南农业大学 2017
[2]基于RNA-Seq的小麦产量性状全基因组关联分析[D]. 李洪娜.山东农业大学 2017
[3]小麦穗发育时期转录组测序及差异表达基因的分析[D]. 李哲.四川农业大学 2017
[4]利用基因芯片技术进行小麦遗传图谱构建及株型相关性状的QTL定位[D]. 连俊方.西北农林科技大学 2016
[5]小麦茎秆水溶性碳水化合物合成基因TaSST的克隆、功能标记开发和关联分析[D]. 董艳.中国农业科学院 2016
[6]小麦品质相关γ类醇溶蛋白基因TaWG04的克隆与表达分析[D]. 刘聪聪.郑州大学 2016
[7]基于RNA-seq的油菜抗旱基因的高通量克隆和功能分析[D]. 李艳萍.河南大学 2015
[8]小麦贮藏蛋白组分含量与成品加工品质主要参数的关系及其全基因组关联分析[D]. 赵德辉.中国农业科学院 2015
[9]优质麦籽发育转录组构建及品质相关基因的挖掘[D]. 谢莹.郑州大学 2014
[10]小麦品种陕253γ-醇溶蛋白基因序列克隆、原核表达及功能鉴定[D]. 王明霞.西北农林科技大学 2010
本文编号：3433230
【文章来源】：河南农业大学河南省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-醇溶蛋白结构模式图[12]
3发现，在起始重复区域，含有多余或者缺失一个半胱氨酸的γ-醇溶蛋白基因，这可能造成其功能发生改变[17]。Anderson等发现大概25%的γ-醇溶蛋白，包含奇数个半胱氨酸残基，可以与麦谷蛋白多聚体连接形成分子间二硫键，进一步影响面粉的品质[18]。图3所示，ω-醇溶蛋白基因与其他几类蛋白相比，结构相对简单，其推导氨基酸结构由以下几部分构成：由19～20个氨基酸残基组成的信号肽区、10～11个氨基酸残基组成的N末端非重复Ⅰ区、11个氨基酸残基组成的N末端非重复Ⅰ区、占整个蛋白质序列90～96%的重复Ⅱ区和含10～11个氨基酸残基的C末端Ⅲ区，因为ω-醇溶蛋白中不含有半胱氨酸和甲硫氨酸，所以不能参与分子内二硫键的形成[19]。图1α-醇溶蛋白结构模式图[12]Figure1α-gliadinstructurepatterndiagram图2γ-醇溶蛋白结构模式图[13]Figure2γ-gliadinstructurepatterndiagram图3ω-醇溶蛋白结构模式图[18]Figure3ω-gliadinstructurepatterndiagram1.1.3醇溶蛋白与小麦品质的关系小麦品质主要包括籽粒形态品质、加工品质和营养品质，其中加工品质又可分为一次加工品质和二次加工品质，一次加工品质又称为制粉品质，主要包括面粉灰分、籽粒硬度、容重、面粉白度、面粉水分和出粉率等；二次加工品质，即食品制作品质，主要包括面粉的湿面筋含量、吸水率、面团形成时间、稳定时间、面团拉伸面积和面粉的糊化特性等。在小麦的加工中，二次加工品质尤为重要，小麦中的醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量共同影响面粉的粘性、延展性和弹性等方面的品质[20]。小麦营养品质主要包括蛋白质、淀粉、脂肪、核酸、维生素、矿物质的含量和质量等，且它们共同影响小麦面粉的品质。李志西等通过分析蛋白
193.2.7田间试验方法120份小麦自然群体于2017～2018年种植在河南原阳县，种植采用随机区组设计的方法，按4行区进行种植，每个小区行长2m，株距6cm，田间管理均按当地试验田进行。抽穗后去除杂株，生长期内没有发生严重病虫害及倒伏情况。4结果与分析4.1γ-醇溶蛋白基因序列分析4.1.1γ-醇溶蛋白基因的克隆及序列分析根据NCBI（NationalCenterforBiotechnologyInformation）数据库中已知的γ-醇溶蛋白基因序列，设计24对简并引物，以郑麦379基因组DNA为模板进行PCR扩增，产物通过1.2%的琼脂糖凝胶电泳进行分离。如图4所示，每对引物均得到单一的目的条带，片段大小介于750bp～1000bp之间，大小约为1000bp的条带有8条，约为750bp的条带有16条。将24个目的片段回收纯化后分别连接到pEASY-Blunt3-CloningVector载体上，用含有Amp+的LB培养基筛选阳性单克隆，并送样测序。分析发现，1、4以及7号引物扩增得到的γ-醇溶蛋白基因序列较多，分别为9、10、15条，而14、15、16、17号引物均得到8条γ-醇溶蛋白基因序列，其余引物扩增得到1～7条序列不等，共计克隆得到130条γ-醇溶蛋白基因序列（图5），具体每个γ-醇溶蛋白基因序列长度及所对应的引物见表4。利用BiloEdit软件对130条序列进行开放读码框预测，有50条序列具有完整的开放读码框，编码240～340个氨基酸残基。图4郑麦379γ-醇溶蛋白基因的PCR扩增Figure4PCRAmplificationofγ-gliadingenesfromcommonwheatcultivarZhengmai379注：M：DL2000分子量标准Not：M:DL2000Marker
【参考文献】：
期刊论文
[1]使用面筋峰值仪快速评价小麦品质的研究[J]. 宋亚博,宋斌,麻琦,赵仁勇. 河南工业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]小麦营养和健康品质研究进展[J]. 张勇,郝元峰,张艳,何心尧,夏先春,何中虎. 中国农业科学. 2016(22)
[3]郑麦366γ-醇溶蛋白基因的克隆、系统进化和乳糜泻毒性分析[J]. 李黎,李玉阁,李锁平. 河南大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]Allele and haplotype frequencies for HLA-DQ in Iranian celiac disease patients[J]. Mohammad Rostami-Nejad,Jihane Romanos,Kamran Rostami,Azita Ganji,Mohammad Javad Ehsani-Ardakani,Ali-Reza Bakhshipour,Homayoun Zojaji,Seyed Reza Mohebbi,Mohammad-Reza Zali,Cisca Wijmenga. World Journal of Gastroenterology. 2014(20)
[5]优质强筋高产稳产小麦新品种郑麦379的选育及栽培技术[J]. 杨会民,雷振生,吴政卿,王美芳,何宁,何盛莲,晁岳恩,周正富. 作物杂志. 2014(01)
[6]转录组研究新技术:RNA-Seq及其应用[J]. 祁云霞,刘永斌,荣威恒. 遗传. 2011(11)
[7]RNA干扰及其在植物中的研究进展[J]. 张森浩,严学兵,王成章,文开新,许来俊. 草业科学. 2011(05)
[8]小麦品种陕253γ-醇溶蛋白基因的克隆、原核表达与功能鉴定[J]. 王明霞,高翔,陈其皎,董剑,赵万春,李艳亮,李敏. 作物学报. 2011(01)
[9]中国小麦育种进展与展望[J]. 何中虎,夏先春,陈新民,庄巧生. 作物学报. 2011(02)
[10]小麦品种陕253ω-醇溶蛋白基因的克隆及序列分析[J]. 李敏,高翔,陈其皎,董剑,赵万春,李艳亮,王明霞,陈瑞佶,庞红喜,李哲清,刘俊. 农业生物技术学报. 2010(05)
博士论文
[1]普通小麦和中国节节麦LMW-GS,α-,γ-醇溶蛋白基因的克隆与序列分析[D]. 李玉阁.河南大学 2014
[2]河南小麦生产潜力及发展战略研究[D]. 王学强.西北农林科技大学 2007
硕士论文
[1]小麦γ-醇溶蛋白基因TaWG05克隆及其启动子分析[D]. 齐豫川.河南农业大学 2017
[2]基于RNA-Seq的小麦产量性状全基因组关联分析[D]. 李洪娜.山东农业大学 2017
[3]小麦穗发育时期转录组测序及差异表达基因的分析[D]. 李哲.四川农业大学 2017
[4]利用基因芯片技术进行小麦遗传图谱构建及株型相关性状的QTL定位[D]. 连俊方.西北农林科技大学 2016
[5]小麦茎秆水溶性碳水化合物合成基因TaSST的克隆、功能标记开发和关联分析[D]. 董艳.中国农业科学院 2016
[6]小麦品质相关γ类醇溶蛋白基因TaWG04的克隆与表达分析[D]. 刘聪聪.郑州大学 2016
[7]基于RNA-seq的油菜抗旱基因的高通量克隆和功能分析[D]. 李艳萍.河南大学 2015
[8]小麦贮藏蛋白组分含量与成品加工品质主要参数的关系及其全基因组关联分析[D]. 赵德辉.中国农业科学院 2015
[9]优质麦籽发育转录组构建及品质相关基因的挖掘[D]. 谢莹.郑州大学 2014
[10]小麦品种陕253γ-醇溶蛋白基因序列克隆、原核表达及功能鉴定[D]. 王明霞.西北农林科技大学 2010
本文编号：3433230
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3433230.html
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