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小麦突变体AS208中Glu-B1位点缺失对籽粒中蛋白体形成和储藏蛋白合成与加工相关基因表达的影响
  • ISSN号:0496-3490
  • 期刊名称:《作物学报》
  • 时间:0
  • 分类:S512.1[农业科学—作物学]
  • 作者机构:[1]中国农业科学院作物科学研究所/国家农作物基因资源与基因改良重大科学工程,北京100081, [2]首都师范大学生命科学学院,北京100048, [3]中国科学院遗传与发育生物学研究所/植物细胞与染色体工程国家重点实验室,北京100101
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(31371621)资助
中文摘要:

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)是小麦籽粒贮藏蛋白的重要成分,其组成、表达和含量决定面团弹性和加工品质。本研究以Glu-B1位点上1Bx20和1By20双亚基沉默的小麦无性系变异体AS208为材料,以AS208的来源亲本轮选987作为对照,对AS208中Glu-B1位点的沉默机制和1Bx20、1By20亚基沉默对种子中蛋白体融合以及合成加工相关基因表达的影响进行了研究。Southern blot分析发现AS208比轮选987少2条特异带,染色体原位杂交(FISH)结果显示轮选987中有6条染色体出现杂交信号,而在AS208中有4条染色体出现杂交信号,表明AS208基因组中缺失Glu-B1位点。透射电镜观察发现,与轮选987相比,AS208的籽粒蛋白体形成过程,以及蛋白体大小和形状基本一致。qRT-PCR检测发现,在12个与籽粒蛋白质合成与加工相关基因中,有7个的表达模式两品种相似,有8个的表达量在AS208中高于在轮选987中,特别是Bip、PDI-1和PDI-5基因(高1.5~2.0倍)。本研究结果表明,小麦Glu-B1位点的基因对种子中蛋白体的形成没有明显影响,但一定程度上刺激了多数蛋白质合成和加工相关基因的表达,保证了种子内蛋白含量、蛋白体外形和大小基本不变,表现负反馈调节效应。

英文摘要:

High-molecular-weight-glutenin subunits(HMW-GSs) are important components of seed storage proteins in grains of wheat(Triticum aestivum L.), which determine wheat dough elasticity and processing quality. Using AS208, a wheat somatic variation line with silenced 1Bx20 and 1By20 at Glu-B1 locus, and its originating cultivar Lunxuan 987, we studied the present status of Glu-B1, protein body(PB) formation progress, and expression trends of four kinds of genes(Bi P, Dof, PDI, and SPA) related to glutenin synthesis and accumulation at different stages of grain development. Southern blotting analysis revealed that AS208 had two specific bands less than its control parent Lunxuan 987. The fluorescence in situ hybridization(FISH) assay showed six and four chromosomes with signals in Lunxuan 987 and AS208, respectively. These results indicate that the Glu-B1 locus has been deleted from the genome of AS208. Compared to Lunxuan 987, AS208 showed similar size and shape of seed PB during PB formation under a transmission electron microscope(TEM). A total of 12 transcription-factor or molecular-chaperone genes were subjected to qRT-PCR assay. These genes were related to glutenin coding genes expression, storage proteins accumulation and processing, PB assembling and transportation. Seven out of 12 genes had simialr expression patterns in AS208 and Lunxuan 987, and eight genes were expressed more in AS208 than in Lunxuan 987, especially the expression levels of Bip, PDI-1, and PDI-5 were 1.5–2.0 folds higher in AS208 than in Lunxuan 987. These results suggested that Glu-B1 silencing had no significant effect on the formation of PB during wheat grain development, but partially spurred the expression of some genes regulating the synthesis and processing of seed-storage proteins. As a result, via a negative feedback regulation pathway, the protein content in seed and the shape and size of PB remain in similar levels between AS208 and its originating cultivar.

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期刊信息
  • 《作物学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国作物学会 中国农业科学院作物科学研究所
  • 主编:万建民
  • 地址:北京海淀区中关村南大街12号中国农业科学院
  • 邮编:100081
  • 邮箱:zwxb301@caas.cn
  • 电话:010-82108548
  • 国际标准刊号:ISSN:0496-3490
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1809/S
  • 邮发代号:82-336
  • 获奖情况:
  • 2002年-第三届中国科协优秀科技期刊二等奖,2002-2009年-百种中国杰出学术期刊,2004年获“全国优秀期刊一等奖”,2005年获第三届国家期刊奖提名奖,2009年评为“2008年度中国精品科技期刊”,2009年被评为“新中国60年有影响力的期刊”,2011年获"第二届中国出版政府奖期刊奖提名奖"
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国食品科技文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49369