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

发布时间：2017-09-03 18:38

  本文关键词：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

  更多相关文章： 小麦 黑麦 远缘杂交 高分子量谷蛋白亚基

【摘要】：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 cereale L. 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Fl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Glu-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。
【关键词】：小麦 黑麦 远缘杂交 高分子量谷蛋白亚基
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1. 文献综述11-17
• 1.1 小麦远缘杂交与其遗传变异11-12
• 1.2 小麦的育种改良与黑麦12-13
• 1.3 小麦高分子谷蛋白亚基(HMW-GS)研究进展13-15
• 1.4 小麦高分子谷蛋白亚基的分离方法15
• 1.5 小麦-黑麦杂种后代表型变异与HMW-GS的研究15-16
• 1.6 立题依据16-17
• 2. 材料与方法17-20
• 2.1 实验材料17
• 2.2 实验方法17-20
• 2.2.1 SDS-PAGE电泳分析17
• 2.2.2 细胞学观察17-18
• 2.2.3 DNA提取及HMW-GS基因的克隆18
• 2.2.4 DNA序列测定与分析18
• 2.2.5 氨基酸序列分析18
• 2.2.6 原核表达18-20
• 3. 结果分析20-27
• 3.1 材料构建及SDS-PAGE鉴定20-21
• 3.2 细胞学鉴定21-22
• 3.3 Glu-R1基因的克隆及序列分析22-24
• 3.4 Glu-R1推导的氨基酸序列组成及一级结构分析24-25
• 3.5 Glu-R1基因的原核表达25-27
• 4. 讨论27-30
• 4.1 小黑麦的形成与染色体变异27
• 4.2 Ry亚基消失可能与远缘杂交导致的序列删除有关27-28
• 4.3 Glu-R1编码蛋白在SDS-PAGE系统中的异常迁移率28-29
• 4.4 品质评价中单个HMW-GS差异的作用29-30
• 参考文献30-38
• 致谢38

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