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低能离子束介导大豆全DNA导入小麦后其蛋白质遗传特性研究

焦浈  
【摘要】:1999年本实验室利用低能离子束介导法将大豆全DNA转入河南省生产主栽品种豫麦52中。连续四年对转化后代小麦进行不问断的检测分析及选育,发现转化后代籽粒蛋白变化趋势如下:转化当代(T1代)籽粒蛋白变幅增大,平均蛋白含量比对照增加4.5%,出现了广泛的高蛋白变异类型;T2代蛋白变幅进一步增大,平均蛋白含量比对照增加2.23%。高蛋白株系少,大量单株蛋白回退到正常对照水平,但大部分株系都保留有部分高蛋白突变单株。高蛋白性状分离十分明显;T3代平均蛋白含量明显高于对照,提高了7.84个百分点。而且58个株系中有15个株系平均蛋白含量高于17%,开始以株系为单位呈现出高蛋白特性,显示出高蛋白的遗传性;T4代平均蛋白含量比对照提高了15%,蛋白分布区域集中,部分高蛋白株系来源相同,尤其是T4代9063-9078这8个株系,平均蛋白含量均在16%以上,比对照至少提高24.2%,株系内单株蛋白变幅小,分布集中,显示了良好的遗传稳定性。 建立了符合我们育种目标的小麦温室加代体系。确定下述加代流程:用授粉后12~16天的幼胚培养直接成苗,在4~8℃条件下春化25天,移栽入温室,控制温度、湿度,促其在35~40天内开花、授粉,继续进行下一轮培养。此法能在七十天左右时间内完成小麦一代生长周期,不间断连续培养,可以达到一年五代的繁殖速度,显著缩短小麦生育周期。通过测定加代小麦籽粒的蛋白品质可以对大田的筛选工作进行预测和指导,及早淘汰回复变异株,跟踪研究稳定遗传的高蛋白株。2003年对大田T4代小麦的收获工作中,就参考了加代结果,取得了良好的效果。 分析了T4代高蛋白小麦变异株和对照的籽粒醇溶蛋白,结果表明:在α、β、γ三类醇溶蛋白谱带上没有带的增加或缺失的区别,只是高蛋白小麦的谱带着色比对照明显要深。差异最大的是ω醇溶蛋白,在ω区,高蛋白单株的蛋白带数目明显增多,而且各蛋白带的相对迁移率也不尽相同。从得到的电泳谱带上,推测9065株系单株间的遗传性、稳定性可能要优于9106株系。 分别对T4代高蛋白单株和对照的氨基酸组成和各种氨基酸所占比例进行了 郑州大学博_}学位论文 摘要 分析。从必需氨基酸在单位蛋白质中所占的比例来看,两个高蛋白小麦株比对照 略低。但是整体上,T4高蛋白单株的17种氨基酸含量(以干重为基础)都有大 幅的增长,尤其以谷氨酸和苯丙氨酸的增幅最大。此外,小麦第一限制性氨基酸 赖氨酸的增幅也分别达到了48.10%和37.00%,含量增加显著。 选用34个随机引物对T4代高蛋白小麦和对照的基因组DNA进行分析。能扩 增出清晰稳定条带的有29个引物,其中18个引物扩增出的条带有不同程度的差 异。从RAPD扩增图谱可看出高蛋白小麦和对照小麦的相似率高,但也出现了明显 的条带增加、缺失、扩增带深浅不一等变化。不同高蛋白株系的单株RAPD扩增结 果都出现了受体小麦没有而供体大豆中存在的条带。 选用64对选择性扩增引物组合对T4代高蛋白小麦和对照的基因组DNA进行 分析。53对引物组合扩增出清晰可辨的条带,其中只有E一ACT和M一CTC的组合高 蛋白小麦比阴性对照多扩增出一条带。单株分析结果更是证明了该差异带是高蛋 白小麦的特征带型。对该差异带进行回收、克隆、测序,将其测序结果与NCBI数 据库中的信息相比对,发现其与圆锥小麦高分子量麦谷蛋白位点中的一个长末端 重复的反转录转座子中的一段序列匹配度很高。据此推测籽粒蛋白含量的差异可 能与反转录转座子活性被激活有关。此外,NCBI中没有大豆基因组序列的信息, 所以无法进行比对。


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