黄淮冬麦区小麦骨干品种低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)系统演化模式及新亚基品质效应研究

低分子量谷蛋白(Low-molecular-weight glutenin subunit, LMW-GS)约占整个种子贮藏蛋白的1/3,占麦谷蛋白的60%,以颗粒状填充于麦谷蛋白聚合体中,对面粉加工品质有着重要影响。近年来,相继在LMW-GS结构、分类、组成鉴定、特异标记、多态性及品质效应等方面取得了一定进展,GenBank中也储存了大量典型的LMW-GS序列,但尚缺乏对该基因家族在品种形成过程进化模式的系统性研究。本课题拟采取"蛋白- - 基因- - 功能- - 应用"的策略,利用SDS-PAGE、2-DE、基因克隆、缺体定位、染色体特异分子标记、原核表达及微量添加,结合生物信息学,对近100套由黄淮冬麦区小麦骨干品种及其亲本所构成群体的LMW-GS进行系统分析,研究该家族在杂交(品种形成) 过程可能采取的进化模式、变异基因的染色体定位及品质效应,并开发相应的分子标记,应用于品种的实验室筛选。

低分子量谷蛋白(Low-molecular-weight glutenin subunit, LMW-GS)约占整个种子贮藏蛋白的1/3,占麦谷蛋白的 60%,通过二硫键与高分子量谷蛋白形成聚合体,对面粉加工品质有着重要影响。本项目以黄淮冬麦区小麦品种（品系）为材料，通过SDS-PAGE、2-DE、克隆、体外表达、微量品质测试等手段，系统研究了普通小麦LMW-GS在品种形成的漫长过程所发生的变化，并获得如下结果：(1)LMW-GS重复单元PPFS(Q)nPVLPQQ 具有显著的加工品质效应；(2)在品种（品系）中存在表达量显著差异的LMW-GS亚基；(3)Dsb蛋白能有效改善LMW-GS在体外表达体系中的溶解性，为后续的品质效应提供充分的表达产物；(4)鉴定了一批能显著改善面团稳定时间的优质LMW-GS亚基；(5)LMW-GS亚基在品种形成过程不同类型的LMW-GS亚基在品种选育过程稳定性存在差异，LMW-GS具有相对稳定的变异来源，Cys数目变异的产生与传递存在一定的区域分布，同时发现同一亚基的差异积累；(6)假基因在类型、位置及染色体分布上具有一定特征，同时可能参与LMW-GS的调控网络；(7)项目同时进行了小麦面筋构成要素及影响因子的综合分析。上述结果对研究LMW-GS家族成员在经历人工选择和自然变异条件下的遗传特性、多样性来源、亚基的继承、种质创新及分子品质育种等提供理论参考。