粗山羊草低分子量麦谷蛋白42KD亚基基因的克隆及序列分析

论文摘要

谷蛋白是小麦蛋白的主要组成部分,低分子量麦谷蛋白约占谷蛋白总量的40%,对小麦的营养品质和面粉加工品质起重要作用。由于其分子量差别较小且亚基数目较多,大多数低分子量麦谷蛋白亚基具有相似的迁移率,在SDS-PAGE 中很难分开,不易用SDS-PAGE 进行分离,所以描述这个多基因家族的DNA 结构和多肽链的详细结构非常困难。直到目前为止,尚未有由DNA 序列推出的氨基酸序列和实际存在于胚乳中的低分子量麦谷蛋白亚基完全对应的报道。因而与高分子量麦谷蛋白相比研究较少,且以前的研究主要集中在原始二倍体和四倍体硬粒小麦,本论文以山羊草属粗山羊草为材料,对其低分子量麦谷蛋白亚基42K LMW-GS 的氨基酸序列、编码基因和空间结构进行了研究,主要结果如下: 1.根据Genebank 上登记的原始小麦和硬粒小麦中低分子量麦谷蛋白亚基基因两端的保守序列设计引物,以山羊草叶片为材料提取DNA,利用PCR 方法进行目的基因的扩增,优化扩增的反应体系,分离并鉴定了粗山羊草中编码42K LMW-m 型蛋白的低分子量麦谷蛋白亚基基因。得到1 个目的片段,其大小在为921bp。由基因序列推导出的低分子量麦谷蛋白亚基的氨基酸序列和胚乳中对应的氨基酸序列一致。2.进行氨基酸序列的N 端,C 端和重复序列比较,C 端的序列是高度保守,其差别仅仅是单个残基的替换或缺失;N-末端的第一个Cys 残基不是在5 位点,而是在其后的重复序列区域,这是此亚基与我们常见的LMW-GS 不同之处;重复序列的主要的重复单元为PPFSQQQQ,重复次数为24,重复单元不同和重复单元的插入和缺失是造成基因序列大小差

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1.前言
• 1.1 小麦胚乳贮藏蛋白的分类
• 1.2 小麦品质和蛋白质的关系
• 1.3 低分子量麦谷蛋白亚基分类
• 1.4 低分子量麦谷蛋白亚基基因在染色体上的定位
• 1.5 分子生物学技术在鉴定麦谷蛋白亚基中的作用
• 1.6 本研究的目的和意义
• 2.材料与方法
• 2.1 实验材料及试剂
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 菌株和质粒
• 2.1.3 酶及主要试剂
• 2.1.4 主要仪器
• 2.1.5 溶液配置
• 2.1.6 总 DNA 酶切体系
• 2.1.7 引物设计
• 2.1.8 Southern 杂交试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 低分子量谷蛋白的 SDS-PAGE
• 2.2.1.1 麦谷蛋白提取及电泳试剂配制
• 2.2.1.2 高分子量谷蛋白的提取
• 2.2.1.3 凝胶配制
• 2.2.1.4 电泳
• 2.2.1.5 染色、脱色和保存
• 2.2.2 改良法提取基因组 DNA
• 2.2.2.1 山羊草总 DNA 的提取
• 2.2.2.2 DNA 检测
• 2.2.2.3 低分子量麦谷蛋白亚基基
• 2.2.2.4 片段的回收、克隆及鉴定
• 2.2.3 山羊草总 DNA 的酶切
• 2.2.4 Southern 杂交
• 2.2.5 蛋白质模拟结构
• 3.结果和分析
• 3.1 42K 低分子量麦谷蛋白亚基 的 SDS-PAGE 鉴定
• 3.2 42K 低分子量麦谷蛋白亚基基因的克隆
• 3.3 序列分析
• 3.3.1 N 端序列的比较
• 3.3.2 C 端序列的比较
• 3.3.3 重复序列的比较
• 3.3.4 Cys 残基的位置比较
• 3.4 蛋白质二级结构计算机模拟图
• 4. 讨论
• 4.1 PCR方法在LMW-GS鉴定中的应用
• 4.2 LMW-GS的结构
• 4.2.1 Cys残基位置的确定
• 4.2.2 低分子量麦谷蛋白亚基中数量对于优质品质的影响大于结构对优质品质的影响
• 4.2.3 重复序列的鉴定
• 4.2.4 Gln残基的作用
• 4.2.5 二硫键的构成
• 4.2.6 MEN序列的发现
• 4.3 山羊草属中低分子量麦谷蛋白亚基基因与小麦品质的关系
• 5.结论
• 6.进一步实验的设想
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况