论文摘要
高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）作为麦类作物种子的重要贮藏蛋白,其组成及含量与小麦面粉的营养和加工品质密切相关。野生二粒小麦（Triticum dicoccoides, AABB,2n=4x=28）作为小麦属（Triticum）中携带B基因组最原始的物种,其丰富的HMW-GS等位变异,尤以Glu-B1位点最为丰富,并富含在普通小麦中常不表达的高分子量谷蛋白亚基1By。为了认识并有效利用此种y-型高分子量谷蛋白基因,本文对一份来自于以色列的野生二粒小麦D97的高分子量谷蛋白基因18y进行了分子克隆、序列分析,以及系统发生关系分析,并进行了蛋白二级结构预测,得到以下研究结果：1.从拥有4个高分子量谷蛋白亚基的野生二粒小麦D97的基因组DNA中,首次成功地克隆到一个活性1By基因1By8.1 （KC545957）。该基因全长2166 bp,与已报道的1By8型基因相似性高达99%。该基因编码720个氨基酸残基（aa）的多肽链,具有典型的By-型高分子量谷蛋白亚基结构特征,包括信号肽（21个aa）,N-端保守区（104个aa,含5个半胱氨酸残基Cys）,中央重复区（553个aa,在-73位有1个保守的Cys）和C-端保守区（42个aa,含1个Cys）四个结构域,其中央重复区内有十分丰富的多肽类型,包括三肽、五肽、六肽、九肽、十一肽和十二肽。其中,以六肽含量最高,达67.9%。2.该1By8.1基因（KC545957）与其最相似的3个1By8基因（JN255519、JF736014和DQ537336）存在19个SNP位点,包括12个转换和7个颠换。这些SNP导致该1By8.1与这3个1By8亚基之间产生了12个单氨基酸的突变。因此,该基因是一个新的Glu-B1-2等位基因。3.所克隆的1By8.1基因高度相似于普通小麦中具有优质特性的1By8亚基编码基因的核苷酸序列。其编码蛋白1By8.1不仅与优质亚基1By8具有高度相似的氨基酸一级结构,还具有高度相似的二级结构,而且在中央重复区,比1By8亚基含有更多和更高含量的a-螺旋和p-折叠。据此认为,野生二粒小麦D97的1By8.1亚基,也可能具有类似于1By8亚基的优质特性,甚至较之更佳的优质潜能。4.系统发生分析显示,所克隆的1By8.1基因与来自同一物种野生二粒小麦的1By16.1和1By16*分别聚在3个小支中,还与来自六倍体普通小麦和四倍体圆锥小麦及硬粒小麦的1B68等位基因相分离。进一步的比较分析暗示,野生二粒小麦Glu-B1-2位点具有丰富的遗传多样性,但是在驯化为栽培种和进化为普通小麦的过程中,其等位基因的分子结构更趋于相近而被降低了。显然,野生二粒小麦Glu-B1-2位点丰富的等位变异,为现代小麦的品质遗传改良提供了丰富多彩的1By亚基基因资源。
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