[發明專利]高分子量谷蛋白亞基優異等位變異G330E的鑒定及其應用

有效

• 申請號: 201110185720.6
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102863521A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 王道文;李義文;安學麗;劉昕;秦煥菊
• 申請（專利權）人: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;A23L1/305;A21D2/26;A21D13/00;A23L1/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王旭

技術領域

本發明屬于基因工程領域，本發明涉及HMW-GS優異等位變異G330E基因的編碼序列、該基因編碼的蛋白質與其在改良小麥加工品質方面的應用。

背景技術

小麥是我國最主要的糧食作物之一，其產量和消費量均居世界首位。小麥面粉加水后具有特殊的制面特性，面團既具有彈性又具有延展性，可以被用來加工成各種食品，如：面包、面條、餅干和糕點，因此關于小麥加工品質的研究一直備受各國研究者的重視。目前的研究已顯示：小麥籽粒中蛋白的含量及其組成對品質有著非常重要的影響。小麥籽粒蛋白主要包括兩部分：與代謝相關的清蛋白和球蛋白，與品質密切相關的面筋蛋白(gluten)。根據在不同溶液中溶解性的差異和結構的特點，面筋蛋白又分為醇溶蛋白、高分子量谷蛋白亞基和低分子量谷蛋白亞基。醇溶蛋白主要影響面團的延展性，而谷蛋白亞基主要影響面團的彈性，同時對延展性也有影響(Payne，1987；Shewry等，1992，1995)。其中高分子量谷蛋白亞基的類型和組成對品質的作用最大，因此世界各國關于其遺傳學和功能學的研究也最多，并且取得了很大的進展。

在普通小麥(2n＝6x＝42)中，高分子量谷蛋白亞基由位于第一染色體組長臂上的Glu-A1，Glu-B1和Glu-D1三個位點編碼，每個位點內存在兩個基因，一個編碼分子量較小的y-型亞基，另一個則編碼分子量較大的x-型亞基(Payne，1987)。由于等位基因沉默現象的發生，在普通小麥中往往只有4-5個表達。根據在SDS-PAGE上蛋白遷移率的不同，許多高分子量谷蛋白亞基的等位變異被分離和鑒定出來，并且根據其對品質的作用進行了評分。例如，Glu-D1位點的1Dx5+1Dy10亞基組合對面筋的強度和面團的彈性具有很大的正向作用，被認為是最優異的亞基組合之一(Payne，1987；Wieser?and?Zimmermann，2000)，在歐美國家優質小麥品種中的出現頻率很高。同時Glu-A1位點的1Ax1(Wang等2010)和1Ax2*(Payne等，1987)也被證明對品質有明顯的正向影響，Glu-B1位點的1Bx14+1By15和1Bx17+1By18對面團的延展性和彈性有積極作用(Li等，2004；Xu等，2006；Branlard等，2001，劉麗等，2003)。這些已經被證明的HMW-GS的優異等位變異，其中的一部分已經被申請了專利保護。為了擴展HMW-GS編碼基因的遺傳資源，國內外的很多研究者從小麥的各種近緣種中也分離和克隆了許多HMW-GS的等位基因，但是由于小麥遺傳轉化技術的困難，這些推測對品質具有正向作用的亞基并不能很快的應用到小麥育種中。在提高小麥品質的研究方面，國內外仍存在著優異等位變異稀少的困境。

我國小麥的品質改良起步于上世紀80年代末，較國外的研究明顯落后，經過近20年的研究，已經取得了很大進展。例如制定了小麥品質區化方案，明確了各區優質麥的方向，并培育出了許多含有優良亞基組合和較好生產適應性的優質品種(何中虎等，2005)。強筋和強中筋小麥：小偃系列的小偃54和小偃81，含有1Bx14+1By15優質亞基組合；濟麥20，含有1Bx13+1By16優質亞基組合，藁優9409和中優9507則含有1Dx5+1Dy10優質亞基組合(吳學旭等，2009；劉鳳云等，2007)。此外還有弱筋優質小麥揚麥13、揚麥14和豫麥50等，這些適用于制作餅干和糕點。但是與國外的優質品種相比，我國優質小麥的仍存在如下差距：優質亞基組合的含量相對較低，如1A位點1Ax1和1Ax2*等；蛋白含量和濕面筋含量雖然較高，但是面粉的面團質量相對較差；在面包品質上，面團烘烤體積小、彈性差、質地不夠理想(魏益民等，2004；吳學旭等，2009)。因此改良小麥的HMW-GS亞基組成，在提升小麥品質和促進小麥遺傳改良的進步是非常必要的。