小麦转录因子SPA对小麦储藏蛋白基因调控的研究

Wheat storage protein is not only influenced by high molecular weight glutenin subunit , low molecular weight glutenin subunits and gliadin subunits genes,but also regulated by wheat transcriptional activator expressed in endosperm.SPA (storage ptotein activator) is a member of transcriptor bZIP family,and plays tanscriptional activator role in some wheat storage protein genes' expression.It will offer theortical basis for wheat quality improvement to study SPA's regulatory mechanism to storage protein genes. In this study, 300 wheat genetic resources from China, Near-isogenic lines (NILs)which different only in SPA expression level,SPA overexpression and downregulated transgenic lines will be used to study the regulation effect of SPA to wheat storage protein genes.Real time PCR will be conducted to detect SPA and wheat storage protein genes expression patterns during grain formation process.The aim of the study is to explore the regulatory mechanism of SPA to wheat storage protein genes.

小麦籽粒储藏蛋白除受高、低分子量谷蛋白亚基基因和麦溶蛋白亚基基因控制外，还与小麦籽粒表达的转录因子调控有关。SPA（storage protein activator）是bZIP转录因子家族成员之一，在小麦籽粒形成过程中，参与了某些储藏蛋白基因的表达调控。研究SPA对小麦籽粒储藏蛋白基因的调控作用，可为小麦品质遗传改良提供分子生物学理论依据。 本研究以300份中国小麦种质资源、SPA表达量不同的小麦近等基因系(NILs)、SPA超表达和下调表达转基因后代株系为材料，于小麦灌浆期，每隔5天取小麦籽粒，用Real time PCR分析SPA及小麦籽粒储藏蛋白基因表达水平，研究SPA对小麦籽粒储藏蛋白基因的表达调控。以期探索在小麦籽粒发育过程中SPA对小麦储藏蛋白基因的调控机制。

本研究围绕小麦转录因子SPA对小麦籽粒储藏蛋白基因的调控机制展开研究，取得以下研究结果：①以农大3753为材料，通过EMS诱变，获得SPA、MYB、PBF等与小麦品质有关的TILLING突变库。在此基础上，进一步构建了24个测序文库，测序结果发现SPA-A基因80个SNP突变,SPA-D基因242个SNP突变,这些突变体的获得为进一步研究SPA对小麦品质的影响提供了材料。②以HMW-GS近等基因系为材料，发现SPA表达模式有三种：a. 开花后14天SPA表达量达到最高；b. SPA的表达量在开花后18天时达到峰值；c. 不遵循前两种表达模式。且表达模式a中花后14天SPA表达量与SDS-沉降值的相关性达到显著水平。③分析了小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）基因启动子区的单倍型，发现不同HMW-GS启动子的优势单倍型不同，这可能是导致HMW-GS影响品质的原因之一。④通过转基因SPA超表达和RNAi研究发现，SPA超表达导致ω醇溶蛋白含量下降；SPA干扰导致ω醇溶蛋白含量上升。这可能是导致转基因后代SDS-沉降值变化的主要原因。