荞麦属植物种子蛋白亚基基因序列及其在染色体上的分布规律研究

以自交可育普通荞麦纯系间有性杂交建立的重组自交系(RIL)遗传分析群体为基础，研究荞麦清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白亚基的遗传规律及其与分子标记和其它性状的连锁关系。通过双向电泳对各类种子蛋白亚基进行分离，质谱鉴定各亚基的氨基酸序列。根据Genebank、SWISS-PROT database序列比对，获得大量同源蛋白序列和相应的基因序列。根据相关基因序列的恒定区域设计STS引物，对荞麦属不同种的种子蛋白亚基基因进行扩增，对扩增出来的序列进行测序，即可得到种子蛋白亚基基因的部分序列及其分子标记。制作荞麦属不同物种的染色体制片，采用自创的荞麦染色体原位PCR技术将这些基因定位在染色体上，根据它们在染色体上的分布建立染色体物理图谱和探讨荞麦属种间系统关系，为确定不同荞麦种间染色体的同源对应关系奠定基础。上述研究对荞麦的品质分子育种和系统进化研究有重要意义。

利用有性杂交和1粒传法建立2个甜荞自交可育F6 RIL遗传群体(即Lorena-3/Homo; Homo/甜自100)和1个苦荞F6代RIL遗传群体（即小米荞/晋荞麦2号）。初步建立了甜荞包含形态性状、种子蛋白亚基、RAPD/STS/SSR分子标记的遗传图谱，连锁图谱共11个连锁群，369个分子标记位点。通过对小米荞/晋荞麦2号的F3 RIL群体随机 200个系的植株进行基因组重测序，构建了含有 974个SNP标记的苦荞10个连锁群SNP连锁图谱。对甜荞和苦荞的不同类型(球蛋白、清蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白)种子蛋白的亚基多态性进行了研究，并分析了其在胚乳和胚中的分布差异。转录组测序分析发现32个种子蛋白亚基基因序列，对其中20个种子蛋白基因进行了甜荞、米苦荞、金荞麦不同种子发育时期的基因表达研究。以荞麦2S过敏清蛋白基因（BW10KD）和13S球蛋白基因保守片段序列为基础设计引物进行PCR扩增，研究了这2个种子蛋白基因在荞麦属植物的甜荞栽培及野生类型、苦荞栽培及野生类型、金荞、大野荞、毛野荞、左贡野荞、细柄野荞和硬枝万年荞8个物种59个收集系之间的序列差异。对晋荞麦2号苦荞进行了精细全基因组测序分析，通过序列比对等生物信息学分析，发现70个种子蛋白亚基基因序列，并获得其基因序列和氨基酸序列。以米苦荞11的成熟期种子为材料，提取总蛋白，使用PF技术进行蛋白质鉴定,进行蛋白质全谱分析,共得到谱图350970张，通过Mascot软件进行分析后，匹配到的谱图数量是64390张，共鉴定到5467个蛋白，16535个肽段。上述所得结果与苦荞基因组测序所得数据进行比对分析，已获得42个不同种子蛋白亚基的氨基酸序列及其对应的DNA序列，并被挂载到染色体上。上述研究结果为荞麦遗传育种研究奠定了非常重要的基础。发表研究论文37篇，其中国际刊物论文6篇，SCI收录4篇；培育和审定新品种6个; 申请国家技术发明专利4项。培养博士生1名、硕士研究生10名、本科生13名。队伍成员参加国内大型学术会议22人次，国际大型学术会议2人次，出版专著3部。