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为了研究α-醇溶蛋白基因功能及评估其对小麦品质育种的价值,我们利用农杆菌介导的转化方法将一个来自老芒麦(Elymus sibiricus)的α-醇溶蛋白基因转入小麦,通过双引物PCR筛选后,对初步获得的22株T0代阳性株系的后代进行了分子鉴定、蛋白检测和遗传分析,分别获得了2株山融3号和1株济麦21的转基因株系,为进一步的通过测定面粉品质特性鉴定其功能奠定了基础。
为挖掘用于品质育种的新的ω-醇溶蛋白基因和深入了解小麦A、D基因组祖先种中该类基因的组成、结构和进化,利用基因组PCR技术从乌拉尔图小麦(Triticum urartu)、野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(Triticum monococcum)和粗山羊草(Aegilops tauschii)中克隆了19个ARQ-/ARE-类型的ω-醇溶蛋白基因的编码序列。这些ω-醇溶蛋白基因编码序列长度变化很大,最短的744 bp,最长的1044 bp,它们分别对应的推导的成熟多肽含248和348个氨基酸。推导的多肽链一级结构分为三个结构域,分别是一个短的N-端保守序列和一个C-端保守序列以及一个长的、多变的中部重复序列区。通过系统发生的进化树分析,我们发现来自A基因组祖先种的12个无编码框内终止密码子序列(以下称真基因)和其它来自普通小麦A基因组的6个序列可以分为三个分枝。分枝1中包含1个来源于野生一粒小麦的序列,2个来自栽培一粒小麦的序列,3个来自普通小麦A基因组的序列以及4个来自乌拉尔图的序列。分枝2中包含1个来源于野生一粒小麦的序列和4个栽培一粒小麦的序列。第3个分枝仅包含来自普通小麦A基因组的序列。在这些ω-醇溶蛋白真基因序列中,栽培一粒小麦的2个亚种含有3个两两同源的基因,其中1个是另外2个基因通过异常重组产生的嵌合基因。
13个ω-醇溶蛋白真基因的编码序列都不含有半胱氨酸残基和甲硫氨酸残基。与乳糜泻疾病相关的抗原种类在野生一粒小麦和栽培一粒小麦ω-醇溶蛋白基因中比乌拉尔图小麦中多。我们在论文中讨论了A基因组小麦ω-醇溶蛋白基因的进化情况。