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小麦作为全球主要粮食作物之一,随着市场需求的变化,人们在追求高产的情况下,对其品质的要求也越来越高。小麦品质是由蛋白质、脂质、淀粉等多种因素共同作用决定的,其中蛋白质的含量、质量以及相互作用尤为重要。小麦储藏蛋白包括麦谷蛋白(glutenin)和麦醇蛋白(gliadin),其与面筋流变学特性相关,分别决定面团的粘弹性。麦谷蛋白分为高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白(LMW-GS);醇溶蛋白包括α-、β-、γ-及ω-gliadin等类型。然而大量研究证实,目前研究的传统面筋蛋白仅能解释小麦品质变异的30%-70%。在传统面筋蛋白的氨基酸中半胱氨酸只占一小部分(约2%),它们可形成分子间二硫键,使蛋白质结构变成超高分子聚合物,为面筋提供黏弹性,而avenin-like蛋白(ALPs)作为一种新发现的小麦贮藏蛋白因其含有高冗余的半胱氨酸残基,引起了研究者们的关注。avenin-like b蛋白含有18-19个半胱氨酸残基,可形成分子内或分子间二硫键,进而影响小麦面粉的加工品质。但在该蛋白的研究上仍然缺乏关于该蛋白基因的染色体定位、等位基因的数量以及等位基因的影响等遗传信息。野生型NAM-B1基因主要来源于野生二粒小麦中,其控制小麦中铁、锌以及籽粒蛋白质含量,加快植株衰老,促进叶片中的营养物质向籽粒中的运输。在栽培小麦中很少被发现,尤其在中国栽培小麦中的分布仍不清楚。本研究主要围绕在小麦品质中影响蛋白质量和含量的avenin-like b和NAM-B1基因进行研究。主要研究结果如下:1.选取中国春和野生二粒小麦Bethlehem代换系的材料L16-3BS进行蛋白质组学研究,获得47个差异蛋白点,2个是和对照品种BL相比较,在材料L16-3BS新出现的蛋白点,35个表达量上调的点,10个表达量下调的点。结合质谱鉴定技术,47个差异蛋白点被鉴定为:球蛋白(Globulin)5个,α-醇溶蛋白(Alpha-gliadin)2个,γ-醇溶蛋白(gamma gliadin)2个,MYB转录因子(MYB transcription)1个,延长因子(elongation factor)1个,磷酸丙糖异构酶(Triosephosphate isomeras)2个,丝氨酸蛋白酶抑制剂(Serpin)7个,苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase)1个,类燕麦蛋白(avenin-like)2个,小麦果聚糖(triticin)3个,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase)1个,热激蛋白(Heat shock protein)2个,18个未知蛋白(unknown protein)。确定与品质相关基因avenin-like b为候选基因进行深入研究。2、对avenin-like b基因进行克隆、测序分析,结果表明avenin-like b基因全长855-858bp,无内含子,并且与数据库中的中国春参考序列分别匹配在染色体7DS(99%),4AL(98%)和7AS(97%)上。用中国春缺体四体系进行基因的染色体定位,首次明晰了该基因属于多基因家族,有三位基因位点,并分别位于7A、4A和7D上,依次命名为TaALPb-7A,TaALPb-4A和TaALPb-7D。序列比对分析发现:TaALPb-7A基因有3个等位基因,分别命名为TaALPb-7A1、TaALPb-7A2、TaALPb-7A3。TaALPb-4A基因有4个等位基因,分别命名为TaALPb-4A1、TaALPb-4 A2、TaALPb-4A3、TaALPb-4A4,而在TaALPb-7D位点上没有发现新的变异类型。系统进化分析表明:相同染色体上avenin-like b基因克隆序列分别聚在一起,形成一小类;与已报道的avenin-like蛋白序列在图中构成一大类,彼此间相似度较高,与低分子量谷蛋白(LMW-GS)、高分子量谷蛋白(HMW-GS)亲缘关系较近,与ω-醇溶蛋白亲缘关系最远。3、dd-PCR表达分析:有功能的TaALPb-7A等位基因(TaALPb-7A1、TaALPb-7A2)可正常表达,与内参基因表达拷贝数比例在1:2.54到1:3.36之间。而无功能的TaALPb-7A等位基因(TaALPb-7A3)不能正常表达。4、构建可正常表达的TaALPb-7A1、TaALPb-7A2体外表达载体,进行体外诱导表达、并纯化TaALPb-7A1、TaALPb-7A2目标蛋白,掺粉试验表明,这2种等位基因均对小麦的加工品质有正相关作用。5、针对TaALPb-7A两种类型等位基因(正常表达和沉默)序列开发了ASP功能标记,功能验证表明:正常表达的等位基因和揉混特性中的和面时间(P<0.0443)及8分钟带宽(P<0.0096)呈显著相关。与高分子量麦谷蛋白亚基、籽粒蛋白含量和谷蛋白含量关联分析发现,可表达的TaALPb-7A等位基因及沉默的TaALPb-7A等位基因与这些参数相关性不显著。表明可表达的TaALPb-7A对品质的贡献并未受到这些因素的影响。6、对小麦近缘种属12个基因组(W、E^e、E^b、St、Q、Ns、Ta、U、C、N、V、R)的avenin-like b基因进行研究,结果表明该基因在一些基因组中存在丰富的遗传变异,并且在一些基因组中发现一些新的变异类型,为小麦的品质改良提供了丰富的基因资源和良好的研究基础。7、利用218份中国小麦栽培种,进行NAM-B1等位基因的筛选和分析研究,研究结果表明在参试的中国栽培种中没有发现野生型NAM-B1存在,只有NAM-B1的插入型(24.3%)和缺失型(75.7%)两种类型存在,深入剖析产生这种现象的原因,为今后如何更好利用野生型NAM-B1以及在小麦营养品质改良方面提供理论指导和参考作用。