一种普通小麦低分子量麦谷蛋白及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种普通小麦低分子量麦谷蛋白及其编码基因和应用，普通小麦低分子量麦谷蛋白的氨基酸序列如SEQ ID №：1所示，普通小麦低分子量麦谷蛋白的编码基因，如核苷酸序列如SEQ ID №：2所示；同时公开了一种鉴定普通小麦足否含有述SEQ ID №：2编码基因的方法。本发明专利技术首次在偃展4110的1A染色体上发现了等位变异类型GluD3‑13，可为小麦育种提供优异的外源基因；本发明专利技术等位变异类型GluD3‑13所对应的肽链P‑13，含有7个半胱氨酸残基的LMW‑GS，会降低面粉的蛋白，提升面粉品质的弱筋性，可作为杂交优质小麦材料的良好亲本。偃展4110足小麦优质育种的基因资源。

Low molecular weight glutenin protein of common wheat and its coding gene and Application

The invention discloses a wheat low molecular weight glutenin and its encoding gene and application, such as SEQ ID no amino acid sequence of wheat low molecular weight glutenin: 1, encoding genes in wheat low molecular weight glutenin, such as nucleotide sequence of SEQ ID No. 2 shown at the same time; discloses a foot not containing the identification of wheat SEQ ID No. 2 gene encoding method. The invention for the first time in the Yanzhan 4110 chromosome 1A alleles found 13 types of GluD3, can provide excellent genes for wheat breeding; the invention of allelic variation of GluD3 type 13 corresponding P peptide 13, containing 7 cysteine residues of LMW GS, will reduce the protein flour weak gluten flour quality, enhance resistance, can be used as a good quality wheat hybrid materials. Genetic resources for breeding high-quality rice in Yan 4110 foot wheat.

【技术实现步骤摘要】
一种普通小麦低分子量麦谷蛋白及其编码基因和应用
本专利技术涉及到生物
，具体指一种普通小麦低分子量麦谷蛋白及其编码基因和应用。
技术介绍
小麦属于禾本科小麦属，一年生或越年生草本植物，是小麦系植物的统称；小麦适应性强，分布广，用途多，是世界上重要的粮食作物之一，其总面积、总产量及总贸易额均居粮食作物的第一位。近年来，对小麦品质的改良越来越受到重视，而蛋白质的含量和质量对小麦加工品质具有决定性作用。根据小麦筋度的不同，大致可将小麦分为强筋型、中筋型和弱筋型小麦；强筋和弱筋小麦一般称为优质麦。不同筋度小麦可制作不同食品，强筋型小麦多用于制作面包，弱筋型小麦多用于制作饼干、糕点等。随着人们生活水平的不断提高，对面粉制品的要求也越来越高；然而在我国强筋型小麦和弱筋型小麦品种较少，生产上种植的多数为中筋型小麦。小麦贮藏蛋白主要包括麦谷蛋白和醇溶蛋白，麦谷蛋白的含量对面筋强度有着重要影响。根据分子量大小的不同，可将麦谷蛋白分为高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)，其中LMW-GS约占麦谷蛋白的60％。由于低分子量麦谷蛋白亚基拷贝数较多，其分子量与醇溶蛋白分子量相似，传统分离方法SDS-PAGE很难将其区分开来，对LMW-GS的分析、分离以及鉴定技术还不够完善，因此对LMW-GS的研究远不及对HMW-GS的研究那么深入。近年来，采用基因特异性引物从小麦栽培品种及其近等基因系和近缘种中发现的LMW-GS基因、基因片断和假基因已经超过200个。目前，无论是在普通小麦或是近缘种材料中，在D染色体上的LMW-GS基因研究要比在A和B染色体上的研究多一些。但是3个位点中不同等位基因的亚基间分子量很接近，且有的亚基的鉴定需要依赖其浓度进行区分，所以很难发现新的亚基。近年来，采用基因特异性引物已经从小麦栽培品种及其近等基因系和近缘种中获得了很多LMW-GS的编码基因及相应的单元型。Wang等从Glu-A3位点分离出3个LMW-GS基因GluA3-1、GluA3-2和GluA3-3，共包含有6个等位基因，并从Glu-B3位点分离出4个LMW-GS基因GluB3-1、GluB3-2、GluB3-3和GluB3-4以及其相应的9个等位变异类型(WangLH，ZhaoXL，HeZH，etal.Characterizationoflow-molecular-weightgluteninsubunitGlu-B3genesanddevelopmentofSTSmarkersincommonwheat(TriticumaestivumL.)[J].TheoreticalandAppliedGenetics，2009，118(3)：525-539)。许多研究认为，在Glu-3位点编码的LMW-GS等位基因对小麦品质有重要影响，其中Glu-A3位点上的Glu-A3b和Glu-A3d等位基因对增强面团特性和改善烘烤品质方面有着重要贡献。由于LMW-GS对小麦加工品质的重要性，鉴定LMW-GS基因的等位变异，开发出相应的分子标记，对小麦品质育种具有重要意义。根据N-末端起始氨基酸的不同，分别为甲硫氨酸、丝氨酸和异亮氨酸，又可将低分子量麦谷蛋白亚基分为LMW-m、LMW-s和LMW-i3种类型。目前为止，已经研发出了一些LMW-GS基因的功能标记，如Zhang等(ZhangW，GianibelliMC，RamplingLR，etal.CharacterisationandmarkerdevelopmentforlowmolecularweightgluteningenesfromGlu-A3allelesofbreadwheat(TriticumaestivumL.)[J].TheoreticalandAppliedGenetics，2004，108(7)：1409--1419)根据Glu-A3位点的1个LMW-GS基因的等位变异，开发出一套Glu-A3位点等位基因的PCR标记，可以有效地鉴定出该位点的等位基因类型，并在小麦资源及育种材料的筛选中加以利用。小麦麦谷蛋白亚基的质量和数量对面团筋度的高低有直接影响，而LMW-GS是麦谷蛋白的重要组成部分。探讨不同筋力小麦品种的LMW-GS基因差异，为小麦品质育种中亲本的选择提供理论依据。
技术实现思路
本专利技术第一个目的提供了一种普通小麦低分子量麦谷蛋白，命名为P-13(SEQID№：1)，该小麦低分子量麦谷蛋白亚基的氨基酸序列含有7个半胱氨酸残基，其缺少的氨基酸位于C-末端保守区上的第8个半胱氨酸的位置上；将P-13与现有技术中的1条肽链P-11(SEQID№：3)进行比较，相似性在90％以上；P-13不同于比对的肽链主要是由于P-13含有7个Cys，而比对的肽链含有8个Cys，与含有8个半胱氨酸残基LMW-GS材料的面粉相比，含有7个半胱氨酸残基的LMW-GS会减弱形成分子间二硫键，进而降低和面时间、显著减弱面团强度、减少蛋白聚合体，增强抗延阻力。典型的低分子量麦谷蛋白亚基含有8个半胱氨酸残基，在第1和第7位上的半胱氨酸残基形成分子间二硫键，其余6个形成分子内二硫键，然而在普通小麦偃展4110获得了含有7个半胱氨酸残基的LMW-GS，P-13是在C-末端保守区上的第8个半胱氨酸的位置上缺失一个半胱氨酸残基。进一步对偃展4110获得含有7个半胱氨酸残基的LMW-GS的二级结构进行了预测；结果发现，P-13蛋白二级结构中α-螺旋和β-折叠所占的比例之和为24.86％，这明显高于GluD3-1基因的其他等位变异(24.00％-24.57％)，这种二级结构的变化与缺少一个半胱氨酸残基有关，含有7个半胱氨酸残基的LMW-GS比含有8个半胱氨酸残基LMW-GS材料的面粉更不利于形成分子间二硫键，从而影响到其三级结构的构型，进而会影响到蛋白的功能及面粉品质，比如会降低和面时间、降低面团强度、减少蛋白聚合体，增强抗延阻力。因此，偃展4110是小麦优质育种的基因资源，可为弱筋型小麦提供良好的亲本材料。本专利技术第二个目的提供了一种普通小麦低分子量麦谷蛋白的编码基因，命名为GluD3-13，具有下列核苷酸序列之一：1)所述小麦低分子量麦谷蛋白亚基的编码基因的核苷酸序列如SEQID№：2所示。2)与序列表中SEQID№：2的DNA具有95％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列；将单元型GluD3-13与从GenBank中收索到的，来源于普通小麦中GluD3-1基因的1个等位变异类型GluD3-11(SEQID№：4)进行相比，相似性高达95％以上。由于GluD3-13和等位变异类型GluD3-11(SEQID№：4)的核苷酸序列都是含有完整的开放阅读框，在核苷酸中，由于碱基间的不同，使得GluD3-13翻译成的肽链P-13结构不同于其他肽链，使得肽链的三级结构较不易形成网络结构，蛋白聚合体减少，从而减弱面团强度。在普通小麦中1A染色体上提供了一个含有7个半胱氨酸残基的低分子量麦谷蛋白亚基及其对应的基因。GluD3-13基因是GluD3-1基因的等位变异类型。GluD3-13基因的核苷酸序列全长为1341bp，其中编码区长度为1056bp，起始密码子ATG，双联体终止密码子T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种普通小麦低分子量麦谷蛋白，其特征在于：所述普通小麦低分子量麦谷蛋白的氨基酸序列如SEQ ID №：1所示。

【技术特征摘要】
1.一种普通小麦低分子量麦谷蛋白，其特征在于：所述普通小麦低分子量麦谷蛋白的氨基酸序列如SEQID№：1所示。2.一种如权利要求1所述的普通小麦低分子量麦谷蛋白的编码基因，其特征在于具有下列核苷酸序列之一：1)核苷酸序列如SEQID№：2所示；2)与序列表中SEQID№：2的DNA具有95％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列。3.一种鉴定普通小麦是否含有如权利要求2所述SEQID№：2编码基因的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)提取待测普通小麦的基因组DNA，对其GluD3-1基因在1A染色体上以SEQID№：5和SEQID№：6组成的引物LB2F/LB2R进行PCR扩增；将PCR扩增产物进行测序；PCR扩增条件：PCR扩增体系25μL，其中包括模板DNA50ng，浓度为20umolL-1的上、下游引物各0.5μL，浓度为5UμL-1TaqDNA聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕，董雪，赵献林，冯玉梅，刘梦，赵永英，王增，
申请(专利权)人：内蒙古农业大学，河南省农业科学院小麦研究所，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15