NWIPB OpenIR
HMW-GS新基因的克隆与HMW-GS转基因沉默效应的遗传研究
柳 觐
Subtype博士
Thesis Advisor张怀刚
2010-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Degree Discipline生态学
KeywordHmw-gs 转基因沉默 遗传规律 披碱草属 基因克隆
AbstractHMW-GS(高分子量谷蛋白亚基)是小麦籽粒中一种重要的储藏蛋白,其组成和含量的不同影响着面粉的加工品质。小麦族的不同属种中均含有HMW-GS基因。披碱草属作为小麦族一个重要的属,研究其不同种籽粒中的HMW-GS等位基因组成可拓宽小麦品质育种的基因资源。本研究对青藏高原小麦族披碱草属105个物种的HMW-GS组成进行了鉴定,对其中6种披碱草属物种中的10个HMW-GS基因进行了克隆和序列分析;并对转基因沉默品系QQ5及其野生型Bobwhite的籽粒萌发状况、籽粒结构及面粉品质进行了比较,研究了HMW-GS沉默效应的遗传规律,得到了以下结果:
⑴、通过对青藏高原56个不同海拔和经纬度的105个小麦族披碱草属物种HMW-GS组成的鉴定和分析发现,对于同一个样点不同种的披碱草属物种而言,其HMW-GS组成既存在相同的情况,也存在不同的情况;而对于不同样点的同一种披碱草属物种而言,其HMW-GS组成差异较大。说明HMW-GS的组成不仅与种有关,而且与其采样地点也有着密切的关系。并且在两种不同的披碱草属物种中发现了两个分子量非常大的高分子量谷蛋白亚基,其在SDS-PAGE中的迁移率甚至小于分子量较大的1亚基,但其是否是一种新的亚基需要进一步的研究来探明。
⑵、从披碱草属的六个不同种:老芒麦、圆柱披碱草、肥披碱草、垂穗披碱草、披碱草(原变种)和短芒披碱草中克隆出了10个HMW-GS新基因,分别命名为Esi-hg1、Ecy-hg1、Ecy-hg2、Eex-hg1、Enu-hg1、Enu-hg2,Eva-hg1、Eva-hg2、Ebr-hg1和Ebr-hg2;对其序列的比较分析发现,其信号肽区域出现了“TA”碱基的插入,导致其不能正常表达。
⑶、同源性分析发现,这10个HMW-GS新基因可分为三类,但均属于y型亚基基因,且与其它已知的小麦族不同种属的HMW-GS基因序列的相似性均在90%以上;这10个基因与扁穗冰草的bsy1假基因(Acr-y1)、多年生簇毛麦的1dby1基因(Dbr-y1)、伪鹅观草的glu-1st1基因(Pst-st1)和披碱草属物种Elymus ciliaris的hg-ec-2基因(Eci-hg2)具有较高的同源性或相近的进化位置。⑷、HMW-GS的转基因沉默能在后代中稳定遗传,其遗传机制是类似于单基因控制的显性遗传效应,并符合孟德尔遗传规律。从QQ5与本地主栽品种高原142和高原602的杂种后代中检测到了QQ5的野生型—Bobwhite中的带型,说明QQ5中HMW-GS基因的DNA结构没有受到破坏,其沉默机制在mRNA水平。
⑸、HMW-GS的沉默会影响到籽粒在一定浓度盐胁迫或干旱胁迫下的发芽能力,而与籽粒在缺氧胁迫、高温高湿度存放和易生虫环境存放后的发芽能力无关;HMW-GS的沉默会显著影响籽粒在寒冷条件下发芽的速率;HMW-GS的沉默会显著降低面粉的加工品质,使面粉在和面过程中不能形成面筋,稳定时间变短、吸水率降低、SDS-沉降值显著变小;并且会导致单位面积的产量显著降低和籽粒中粗蛋白含量的显著增高,但对籽粒形态和解剖结构均没有明显影响。
Subject Area生物科学
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://210.75.249.4/handle/363003/3406
Collection中国科学院西北高原生物研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
柳 觐. HMW-GS新基因的克隆与HMW-GS转基因沉默效应的遗传研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2010.
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