小麦1Bx14基因、其编码的蛋白质及其启动子制造技术

本发明专利技术提供了一种编码小麦１Ｂ×１４亚基的基因，该基因编码的蛋白质，和引导该基因进行表达的启动子。本发明专利技术的１Ｂ×１４亚基基因最好具有ＳＥＱＩＤＮＯ：１所示的核苷酸序列；所编码的蛋白质具有ＳＥＱＩＤＮＯ：２所示的氨基酸序列。本发明专利技术还提供了一种含有１Ｂ×１４基因的小麦品种（系）的鉴定方法，和用于该方法的ＤＮＡ引物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及小麦1Bx14基因、其编码的蛋白质及其启动子；本专利技术还涉及一种含有1Bx14基因的小麦品种(系)的鉴定方法以及用于该方法的PCR引物。遗传学研究发现，在普通小麦(2n＝6x＝42)的基因组中，编码高分子量麦谷蛋白的基因主要分布于三个染色体位点Glu-A1，Glu-B1和Glu-D1(分别位于1AL，1BL和1DL染色体)。在每一个高分子量麦谷蛋白基因位点内存在两个基因，其一编码分子量较大的x型亚基，其二编码分子量较小的y型亚基，因此普通小麦的基因组中共含有六个高分子量麦谷蛋白的基因。但由于等位基因现象和沉默效应的发生，每一类型的x和y型亚基都分别拥有一定数量的，包括零等位在内的(因沉默而不表达的基因)，等位基因，所以在普通小麦品种中一般只有4-5个高分子量麦谷蛋白基因的表达，且不同品种中的高分子量麦谷蛋白亚基的组成亦不相同。基于上述对三类储藏蛋白的认识，世界各国科学家都相继开展了利用储藏蛋白功能培育具有不同籽粒品质性状与用途的小麦品种的研究。常规育种研究发现由Glu-D1位点编码的1Dx5+1Dy10亚基的表达可导致较强的面筋强度和面团弹性，因此在欧美的面包小麦品种中大多数都有1Dx5+1Dy10亚基的表达。除1Dx5+1Dy10亚基外，由Glu-A1位点编码的1Ax1亚基对面筋强度和面团弹性也有积极影响。利用转基因技术在普通小麦中过量表达1Dx5后发现，在大多数情况下，面筋强度可显著增加，但这种增加却可导致面团具有超常的流变学特性而不适用于常规的面包制作业。过量表达1Ax1亚基同样可影响面团的流变学特性，但其效果要较1Dx5亚基稍差一些。这些结果说明虽然在常规育种中可利用1Dx5+1Dy10亚基或1Ax1亚基来改良面筋强度和面团弹性，但在加工品质改良的分子育种实践中，1Dx5或1Ax1亚基的应用潜力却是有限的。至于过量表达1Dx5或1Ax1亚基后面筋强度超常增加的原因，据推测可能是因为这些亚基的分子结构中因含有数量较多的半胱氨酸残基而导致亚基间过量交连而影响面团吸胀性的缘故。中国是小麦生产和消耗的大国，小麦遗传改良的成绩显著，遗传资源也比较丰富。中国小麦籽粒的蛋白质含量并不低(很多品种甚至超过欧美材料)，但面筋强度一般偏低，因此加工面包、馒头和面条的品质一般较差。面筋强度偏低的主要原因是高分子量麦谷蛋白亚基的组成不尽合理。近年来，中国科研人员注重了小麦籽粒加工品质的改良工作，并已培育出了一些食品加工性能较好的小麦品种。根据高分子量麦谷蛋白的组成特征，基本可将目前已培育出的食品加工性能较好的小麦品种分为两大类。一类品种中含有Glu-D1位点编码的1Dx5+1Dy10亚基，另一类品种中含有Glu-B1位点编码的1Bx14+1By15亚基。含有1Bx14+1By15亚基的优质系列品种，如小偃6号，小偃54，陕优225，陕优229，高优503和PH82-2-2，一般均具有较高的籽粒蛋白质含量，其面粉一般也具有多种用途。如小偃54籽粒的蛋白质含量为18.25％，其面粉既可以用来做馒头，面条和饺子又可以用于做面包和方便面。综上所述可以看出目前国内外在小麦籽粒品质性状遗传基础与改良研究中的活跃领域是小麦高分子量麦谷蛋白基因资源的发掘及其在籽粒品质性状改良中的应用。目前在国际上，最常用的优异高分子量麦谷蛋白基因的资源主要为编码1Dx5和1Ax1亚基的基因。利用这两种基因改良小麦籽粒品质性状的途径主要有两种。一是在常规育种中利用含1Dx5或1Ax1亚基基因的材料作亲本，然后通过聚丙烯凝胶电泳(SDS-PAGE)或聚合酶链式反应(PCR)筛选含有上述基因且其它农艺性状较好的杂交后代株系，经进一步培育后获得籽粒品质性状较好的品种。通过这种途径，国内外的育种研究者已培育出一大批籽粒性状有改良的小麦品种。二是利用转基因技术在小麦籽粒中过量表达1Dx5或1Ax1亚基基因而尝试改良小麦籽粒的品质性状。这种途径有可能缩短常规品质育种所需的时间，提高品质改良的效率，因而倍受各国研究人员的重视。但由于目前发现在小麦籽粒中单独过量表达1Dx5或1Ax1亚基基因并不能大幅度地改良小麦的籽粒品质，人们已开始试图发现新的高分子量麦谷蛋白基因资源和探讨新的基因表达或利用方式。目前在国际上有一些利用高分子量麦谷蛋白亚基基因改良小麦面粉加工面包性能(即面包烘烤品质)的专利，这些专利包括以下几项。①专利WO9808607这项专利的内容是利用含人为设计的重复区的高分子量麦谷蛋白基因，通过遗传转化，改良小麦面团的弹性。②专利WO9807747这项专利的内容是利用1Ax1亚基基因，通过遗传转化，改良小麦面粉的面包烘烤品质。③专利WO9903985这项专利的内容是利用麦谷蛋白亚基基因，通过遗传转化，改良非麦类植物籽粒的终用途，该专利同时还对利用麦谷蛋白基因启动子在非麦类植物籽粒中表达外源序列的遗传操作申请了专利保护。④专利WO9725419这项专利的内容是利用Glu-D1-1b和Glu-D1-2b亚基基因及其启动子序列，通过遗传转化，改良小麦面粉的面包烘烤品质。上述四项专利所涉及的基因与启动子的种类是1Ax1或Glu-D1-1b和Glu-D1-2b与其启动子，这些基因存在于Glu-1A或Glu-1D位点。另外，上述专利主要是针对利用1Ax1或Glu-D1-1b和Glu-D1-2b与其启动子序列改良小麦面粉用于面包烘烤性能而设的，而有关利用高分子量麦谷蛋白基因及其启动子序列改良小麦面粉用于馒头、面条、饺子和方便面加工的性能的专利目前在国际上还未见记载。再者，目前国际上还未见有关利用高分子量麦谷蛋白基因的PCR标记进行小麦籽粒品质改良研究的专利。在上述背景下，我们开展了从中国现有优质小麦品种中分离优异高分子量麦谷蛋白基因并利用所分离的基因改良小麦籽粒品质性状和面粉用途的研究。我们的研究材料是李振声教授培育的小麦品种小偃54。小偃54籽粒的蛋白质含量为18.25％(一般小麦品种籽粒的蛋白质含量平均为13％)，湿面筋含量为47.47％(一般小麦品种籽粒的湿面筋含量平均为30％)，面团的沉降值为60ml(一般小麦品种面团的沉降值平均为40％)，面包烘烤品质的总评分平均为94.5(国际面包小麦评分一、二、三级的标准分别为≥90、≥85和≥80分)，表明小偃54的品质特性已经达到了国际一级优质小麦的标准。小偃54籽粒中高分子量麦谷蛋白亚基的组成为1Ax1(由Glu-1A位点编码)，1Bx14+1By15(由Glu-1B位点编码)和1Dx2+1Dy12(由Glu-1D位点编码)。上述五种亚基中，1Bx14亚基的表达量最高，1Ax1、1Dx2和1Dy12次之，1By15更次之(三类亚基的相对比例大致为3∶1∶0.5)。1Ax1亚基的编码基因和基因的启动子已由国外科学家分离、测序并申请和获得专利保护(见上述)。1Dx2和1Dy12亚基的基因及其启动子也已由国外科学家分离、测序并申请和获得专利保护(见上述)。1Bx14和1By15亚基的基因及其启动子目前在国内外其它实验室尚未进行分离、测序研究，在国际专利数据库中目前也没有发现有关1Bx14和1By15亚基的基因及其启动子的专利。主要参考文献1.Bonjean，A.P.& Angu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小麦１Ｂｘ１４亚基，它具有ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：２所示的氨基酸序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王道文，李振声，李滨，万永芳，李文凤，张学勇，董玉笙，刘坤凡，
申请(专利权)人：中国科学院遗传研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]