论文摘要
小麦籽粒硬度是小麦品质研究和品质育种的一个非常重要的参数,是小麦贸易中定价和分类分级的重要评价指标,是食品加工品质和磨粉品质的重要指标。小麦籽粒硬度基因分子基础的研究对小麦品质改良具有重要意义。本研究以231份黄淮麦区小麦品种（系）为实验材料,采用单粒谷物特性测试仪（SKCS）测试其硬度、粒径、水分含量和千粒重等性状,利用PCR技术克隆Gsp-1基因,用斯皮尔曼等级相关分析小麦Gsp-1基因的SNP变异与籽粒硬度的关联性。主要结果如下:1.利用单籽粒谷物特性测定仪（SKCS）测定了231份黄淮麦区小麦品种（系）供试材料的籽粒硬度、粒径、水分含量和千粒重,得到以下结果: SKCS硬度值小于40的软质麦品种（系）有15份,硬度值介于40和60之间的混合麦品种（系）37份,硬度值大于（包括等于）60的硬质麦品种（系）有181份,分别占6.5%、16%和77.5%,本研究的结果表明黄淮麦区小麦以硬质和半硬质类型为主。小麦品质性状间的相关分析表明,籽粒硬度与水分含量间呈极显著负相关（-0.5192）,当小麦的籽粒水分含量增加时,小麦的籽粒逐渐变软,小麦籽粒硬度与千粒重表现出显著相关（0.4624）,这说明随着籽粒硬度的增加,千粒重也有提高的可能。2.根据GenBank中公布的已知谷类作物硬度基因grain softness protein-1（Gsp-1）的保守DNA序列设计了一对特异性引物Gsp-1F/Gsp-1R,利用该引物对根据硬度结果随机抽取的50份小麦材料的DNA进行PCR扩增,电泳结果显示出大小为650bp左右的特异性扩增条带。目的条带克隆后,用扩增引物检测单克隆,确认为阳性克隆,并进行测序。将得到的50份材料的序列与NCBI网站中的序列进行比对,结果表明所有序列都是Gsp-1基因序列。利用DNAMAN对该序列进行分析,结果表明Gsp-1序列包含495bp的完整编码序列,该序列的编码区无内含子,Gsp-1蛋白共编码165个氨基酸,N端具有作物籽粒软质蛋白所特有的由19个氨基酸组成的信号肽序列,保守的10个半胱氨酸（Cys）。在Puroindoline蛋白中富含色氨酸（Trp）结构域,该结构域和淀粉表面相结合,通过这种方式作用于籽粒质地结构,从而影响籽粒硬度。但是在Gsp-1蛋白中没有发现类似于Puroindoline蛋白的色氨酸（Trp）结构域,对Gsp-1蛋白质残基进行分析,我们发现有两个色氨酸（Trp）存在于第3个半胱氨酸和第4个半胱氨酸之间,Gsp-1蛋白可能通过这两个色氨酸影响小麦的籽粒硬度。根据Rahman对Gsp-1基因的分类标准,该基因分为三种不同类型,分别命名为Gsp-1a、Gsp-1b和Gsp-1c。利用PSIPRED（http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred）预测了Gsp-1基因编码蛋白的二级结构,Gsp-1a形成4个α-螺旋结构,Gsp-1b形成5个α-螺旋结构,其中保守的两个色氨酸位于两个螺旋结构之间。3.根据所测籽粒硬度的结果,从231份供试材料中随机抽取的50份材料,其中硬度值大于60的35个,硬度值在40和60之间的10个,硬度值小于40的5个。将这50份材料的Gsp-1基因序列与从NCBI上下载的103份材料的Gsp-1基因序列比对,发现其同源性达到97.21%,对这153条序列做进一步分析,我们可以发现它们有98个变异位点,其中有72个是单突变位点,26是多态性位点,所以这26个位点可以看做为候选SNP位点,在候选SNP位点中选出17个变异丰富的SNP位点作为研究的基础数据。虽然小麦材料中硬度变化范围很大,但对50份黄淮麦区材料的SNP位点变异与SKCS值的相关性分析表明,Gsp-1基因的SNP位点变异与籽粒硬度之间不存在明显的关系。
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相关论文文献
- [1].3份小麦品种(系)Gsp-1基因的克隆及序列分析[J]. 西北农业学报 2011(07)