華山新麥草低分子量谷蛋白亞基基因克隆及序列分析.pdf

1、華山新麥草(Psathyrostachys huashanica)是禾本科(Poaceae)大麥族新麥草屬(Psathyrostachys)多年生草本植物，是國家Ⅰ類珍稀瀕危植物和急需保護(hù)的農(nóng)作物野生親緣物種。具有抗寒、抗旱、早熟、優(yōu)質(zhì)、抗多種病害等優(yōu)良特性。小麥低分子量谷蛋白亞基(LMW-GS)對小麥品質(zhì)具有重要影響，可以形成與面筋強度有關(guān)的聚合體。為了挖掘和利用華山新麥草的優(yōu)良基因，擴大小麥品質(zhì)種質(zhì)資源，為小麥轉(zhuǎn)基因提供可靠的基因資

2、源，本文根據(jù)已經(jīng)發(fā)表的小麥屬LMW-GS基因序列，設(shè)計引物，采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)(PCR)對華山新麥草低分子量谷蛋白亞基(LMW-GS)基因進(jìn)行了基因克隆和序列分析，將獲得的基因序列命名為HS--LMW-1。其結(jié)果如下： 1.HS-LMW-1基因與小麥的近緣種屬的物種LMW-GS基因具有較高一致性，并且根據(jù)HS-LMW-1基因序列而推測的多肽序列與普通小麥、鉤刺山羊草、中間偃麥草的LMW-GS也具有較高的一致性，并且該多肽序列

3、結(jié)構(gòu)與Cassidy et al．(1998)建立的LMW-GS多肽結(jié)構(gòu)模型一致，所以HS-LMW-1基因就是華山新麥草LMW-GS基因。華山新麥草LMW-GS長為866bp。 2.LMW-GS基因序列在編碼區(qū)的不僅在小麥屬具有保守性，而且在小麥屬和華山新麥草間也具有的保守性。 3.華山新麥草LMW-GS基因是位于Ns3位點。 4.根據(jù)通用三聯(lián)體密碼推導(dǎo)的氨基酸序列顯示，該序列具有單一完整的開放閱讀框(ORF)，

4、其中在3’有長24個堿基的非翻譯區(qū)，在5’端有17個堿基的非翻譯區(qū)，可編碼274個氨基酸殘基的成熟蛋白。華山新麥草低分量谷蛋白多肽結(jié)構(gòu)包括由22個氨基酸殘基組成的信號肽(signal peptide)，13個氨基酸殘基組成的N-末端保守區(qū)(N-terminal do-main)，N-末端區(qū)之后是由重復(fù)短肽組成的重復(fù)區(qū)(repetitive domain)，116個氨基酸殘基組成，該區(qū)富含谷氨酰胺(Q)和脯氨酸(P)，含有14個重復(fù)單元、

5、13種短肽，其中PPFSQQQQ是重復(fù)次數(shù)最多的短肽。最后是保守的C-末端區(qū)(C-terminal domain)，由123個氨基酸殘基組成，該區(qū)域共有5個半胱氨酸殘基。華山新麥草LMW-GS多肽結(jié)構(gòu)與Cassidy et al．(1998)建立的LMW-GS多肽結(jié)構(gòu)模型一致。華山新麥草低分子量谷蛋白亞基屬于LMW-m型，而華山新麥草低分子量谷蛋白N-末端氨基酸序列為METGRIPSL，與普通小麥METSRIPGL-類型相比G，S位置互

6、換。 5.多肽序列第36-67位，80-103位，110-147位的區(qū)域為多肽內(nèi)部不規(guī)則區(qū)；166-267位的區(qū)域為Tryp.alpha.amyl區(qū)。6-21，7-20，217-227，218-225片段為跨膜區(qū)。蛋白的二級結(jié)構(gòu)主要α螺旋，延伸鏈，無規(guī)則卷曲組成。該蛋白預(yù)測存在于細(xì)胞外，可能為分泌蛋白。華山新麥草LMW-GS基因序列的獲得，對開發(fā)和保護(hù)華山新麥草這一瀕危物種，挖掘和利用華山新麥草的優(yōu)良基因，豐富小麥屬品質(zhì)相關(guān)基因