四倍体小麦“Langdon”低分子量谷蛋白Glu-3位点的BAC序列分析

论文摘要

低分子量麦谷蛋白（Low-molecular-weight glutenin subunit，LMW-GS）是小麦谷蛋白的主要组成部分（约占60％），在很大程度上决定着小麦的营养品质和加工品质。编码LMW-GS的基因位于小麦第一同源群1A、1B和1D染色体短臂末端，分别称为Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3位点（统称Glu-3）。低分子量谷蛋白在遗传上受多基因控制，其基因位点在染色体上与醇溶蛋白紧密连锁，在蛋白质水平上与醇溶蛋白不易区分，在DNA序列上与醇溶蛋白基因具有一定的相似性。因此，研究的难度较大。为了进一步了解低分子量谷蛋白基因家族的成员和分布，本研究筛选四倍体小麦“Langdon”BAC文库，获得携带Glu-3的BAC克隆并对代表性BAC克隆进行全序列测序与分析，获得以下主要结果： 1．利用Southern杂交、SSR及Glu-A3和Glu-B3位点特异PCR标记方法筛选四倍体小麦“Langdon”BAC文库，获得了携带Glu-3基因的BAC克隆31个，通过Hind Ⅲ酶切图谱分析，初步构建了包含Glu-B3位点和Glu-A3位点的跨叠群，分别包含4个BAC克隆和8个BAC克隆。 2．对Glu-B3跨叠群中的BAC B9通过构建亚克隆文库，测序、组装拼接，获得了其全序列，长度139，403 bp。序列注释表明该BAC克隆除含有大量重复序列外，还含有1个LMW-GS基因，4个ω-gliadin基因，4个ω-gliadin基因小片段，2个未知蛋白和2个抗白粉病基因片段。Glu-B3与ω-gliadin的最近物理距离是56.4kb，这是国际上首次发现醇溶蛋白基因和低分子量谷蛋白基因的物理距离。 3．对Glu-A3跨叠群中的BAC D5通过构建亚克隆文库，测序、组装拼接，获得了其全序列，长度157，918 bp。序列分析表明该BAC克隆含有一个不编码的低分子量谷蛋白基因LMW-D5，1个脯氨酰基异构酶基因片段；1个葡萄糖转移酶片段，2个未知蛋白和8个贮藏蛋白片段。Glu-A3和γ-gliadin基因之间的最近的物理距离是65.9kb。与水稻全基因组序列Blast比对表明Glu-3基因所在的区域与水稻的相应区段不具有很好的共线性。 4．重复序列和基因的复制是造成小麦基因组庞大的一个重要原因。在BAC

论文目录

• 第一章 文献综述
• 1.1 小麦低分子量谷蛋白分类
• 1.2 小麦低分子量麦谷蛋白基因的定位
• 1.3 小麦低分子量谷蛋白基因的克隆及结构特点
• 1.4 Glu-3基因特异标记的开发
• 1.5 小麦Glu-3位点的进化分析
• 1.6 低分子量谷蛋白亚基组分与品质性状的关系
• 1.7 立题依据及技术路线
• 1.7.1 立题依据
• 1.7.2 技术路线
• 第二章 携带Glu-3位点BAC克隆的筛选及其BAC跨叠群的构建
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 方法
• 2.1.2.1 BAC克隆插入片段检测
• 2.1.2.2 利用分子标记鉴定携带Glu-3阳性克隆
• 2.1.2.3 携带有Glu-3位点BAC克隆跨叠群的构建
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 BAC克隆插入片段大小的检测
• 2.2.2 携带Glu-A3和Glu-B3阳性BAC克隆的确定
• 2.2.3 BAC跨叠群的构建
• 2.3 讨论
• 第三章 携带Glu-3基因BAC B9和D5亚克隆文库的构建及其序列分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.1.2.1 Southern杂交定位BAC B9和BAC D5
• 3.1.2.2 BAC Shotgun文库的构建
• 3.1.2.3 亚克隆测序
• 3.1.2.4 BAC末端测序
• 3.1.2.5 BAC全序列的拼接软件及参数选择
• 3.1.2.6 BAC全序列分析软件
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 四倍体小麦Langdon BAC B9和BAC D5的定位
• 3.2.2 BAC质粒DNA的质量和浓度检测
• 3.2.3 BAC质粒的切割及片段长度的选择
• 3.2.4 BAC亚克隆文库的质量评价
• 3.2.5 BAC克隆的序列组装及验证
• 3.2.5.1 BAC亚克隆的测序与序列组装
• 3.2.5.2 BAC全序列长度的验证
• 3.2.6 四倍体小麦Langdon BAC B9序列分析
• 3.2.6.1 BAC B9的基因分布密度
• 3.2.6.2 低分子量谷蛋白基因分析
• 3.2.6.3 BAC B9中ω-gliadin基因的序列分析
• 3.2.6.4 BAC B9的重复序列分布
• 3.2.6.5 BAC B9中基因的复制、缺失过程
• 3.2.6.6 小麦基因组之间的共线性分析
• 3.2.7 四倍体小麦Langdon BAC D5的序列分析
• 3.2.7.1 BAC D5的基因分布密度
• 3.2.7.2 BAC D5中低分子量谷蛋白基因Glu-A3的分析
• 3.2.7.3 BAC D5中γ-gliadin基因的序列分析
• 3.2.7.4 四倍体小麦Langdon BAC D5中重复序列的分布
• 3.2.7.5 BAC D5序列与水稻BAC序列的直向同源进化分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 BAC Shotgun文库构建、测序及序列组装时应注意问题
• 3.3.2 四倍体小麦Langdon低分子量谷蛋白基因的克隆
• 3.3.3 醇溶蛋白和低分子量谷蛋白基因之间的物理距离
• 3.3.4 不规则的重组是基因组扩增和紧缩的原因之一
• 3.3.5 基因在基因组中的分布
• 3.3.6 Glu-3-Pm3b区域在小麦属内的共线性
• 3.3.7 Glu-3基因所在的区域与水稻的相应区段的共线性
• 第四章 全文小结
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 博士期间发表和待发论文