山羊草籽粒硬度分子机制的研究

论文题目: 山羊草籽粒硬度分子机制的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 生物化学与分子生物学

作者: 陈明洁

导师: 何光源

关键词: 籽粒硬度,山羊草,蛋白,小麦吲哚蛋白,籽粒软质蛋白,色氨酸结构域,遗传资源,基因工程

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 小麦籽粒硬度是小麦的重要表型性状之一,它直接影响小麦的磨粉品质和烘烤品质,是决定小麦品质优劣、最终用途和小麦国际贸易的重要指标之一。位于小麦染色体5D 短臂上的Ha(hardness)位点包含控制籽粒硬度的主效基因。它编码的小麦Friabilin 蛋白位于淀粉粒和蛋白基质表面,是小麦籽粒硬度的生化标记。Friabilin 蛋白主要包括小麦吲哚蛋白Puroindoline(Pins,包括Pin A 和Pin B)和籽粒软质蛋白GSP(grain softness protein)。其中Pin 蛋白是一种非粘性蛋白,通过其色氨酸结构域,与淀粉表面结合,改变淀粉粒和蛋白基质的连接,从而影响籽粒硬度。现已发现Pin a和Pin b 基因的多个突变体,不同类型的突变对籽粒硬度具有不同影响,特别是色氨酸结构域的突变,导致籽粒硬度的显著变化。本研究以小麦的近缘野生物种山羊草Aegilops 为材料,对其进行Pin a、Pin b 和GSP 基因的分子生物学研究,旨在发现新的等位基因,丰富麦属植物遗传资源库。通过基因克隆和序列测定,证明在10 种包括C、D、M、S、U 基因组的二倍体、四倍体和六倍体山羊草材料中均存在三类基因,共发现7 个新型Pin a 等位基因、9个新型Pin b 等位基因和5 个新型GSP 等位基因,每个新型等位基因都包含两个以上突变位点。新型Pin 等位基因编码的蛋白和六倍体面包小麦的Pin 蛋白有较高的同源性,都具有麦类作物Pin 蛋白所特有的色氨酸结构域和10 个半胱氨酸所形成的5 个二硫键结构。其中2个新型Pin a等位基因Pina-allele-(6Trp69变为终止子)和Pina-allele-7(Lys70突变为Arg70)在色氨酸结构域发生突变,1 个新型Pin b 等位基因Pinb-allele-2含有一个邻近色氨酸结构域的氨基酸变异(Val66突变为Phe66),这可能是三种重要的新型突变类型。新型Pin a、Pin b 和GSP 等位基因分别包括14、24、19 个氨基酸变异位点。山羊草中新型Pin a等位基因类型和突变位点数目均较新型Pin b等位基因少,这一结果与面包小麦中Pin b 基因存在至少6 个等位基因,而Pin a 基因仅有一个等位基因之结论相吻合。GSP 基因的生物学功能尚未明了,根据其结构推测,前1-20 个氨基酸残基可能是信号肽,第21-35 个氨基酸残基对应于阿拉伯半乳聚糖结合多肽(AGP)的结构,它可能构成成熟GSP 蛋白的氨基末端。GSP-allele-2 和GSP-allele-5 上的Ala/Asp 突变可能影响GSP 蛋白的糖基化。

论文目录:

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 现代小麦的种系发生

1.2 小麦籽粒硬度的功能

1.3 Puroindolines 的研究进展

1.4 籽粒柔软蛋白Grain Sofiness Protein(GSP)

1.5 本文研究内容

2 Puroindoline A 基因的分子生物学研究

2.1 绪言

2.2 实验材料

2.3 实验方法

2.4 实验结果

2.5 讨论

2.6 本章小结

3 Puroindoline B 基因的分子生物学研究

3.1 绪言

3.2 实验材料

3.3 实验方法

3.4 实验结果

3.5 讨论

3.6 本章小结

4 Grain Softness Protein 基因的分子生物学研究

4.1 绪言

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4 实验结果

4.5 讨论

4.6 本章小结

5 Puroindolines 蛋白的分析

5.1 绪言

5.2 实验材料

5.3 实验方法

5.4 实验结果

5.5 讨论

5.6 本章小结

6 籽粒硬度测定

6.1 绪言

6.2 实验材料

6.3 实验方法

6.4 实验结果

6.5 讨论

6.6 本章小结

7 全文总结

7.1 主要研究结果

7.2 本文的特色与创新

7.3 有待继续开展的工作

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表的论文目录

附录2 主要符号与缩略词表

发布时间: 2006-04-05

参考文献

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标签：籽粒硬度论文;  山羊草论文;  蛋白论文;  小麦吲哚蛋白论文;  籽粒软质蛋白论文;  色氨酸结构域论文;  遗传资源论文;  基因工程论文;