摘要
小麦是中国乃至世界重要的粮食作物之一，发展小麦生产和改良小麦品质对保障国家粮食安全和提高人民生活水平具有重要意义。小麦籽粒中的储藏蛋白是影响小麦品质的重要因素。储藏蛋白主要由麦谷蛋白和醇溶蛋白组成，麦谷蛋白中的高分子量麦谷蛋白亚基(High-Molecular-Weight Glutenin Subunit，HMW-GS)的链间二硫键和链内二硫键能够为小麦面团中的面筋蛋白提供“弹性骨架”。同时，HMW-GS还能通过谷氨酰胺残基与水分子相互作用产生的氢键促进面筋蛋白聚合物的形成，赋予面团弹性。 本研究以368份小麦品种和高代品系为材料，克隆了与影响HMW-GS麦谷蛋白表达的5个关键基因，其中包括3个转录因子基因(TaDOF、TaGAMYB和TaSPA)和两个与蛋白质合成相关的的基因(二硫键异构酶基因TaPDI和分子伴侣基因TaHSP70D)。利用三代测序技术分析目的基因的等位变异类型及分布，并与品质参数进行相关性分析，确定了优异单倍型TaGAMYB-3BHap1、TaSPA-1AHap3、TaSPA-BHap1、TaHSP70D-1BHap3和高蛋白单倍型TaDOF-3AHap2，其中优异单倍型TaGAMYB-3BHap1、TaSPA-1AHap3、TaHSP70D-1BHap3和高蛋白单倍型TaDOF-3AHap2对产量性状均无不利影响，易于应用于小麦品质育种。 对普通小麦品种小偃54的5个HMW-GS缺失系，max1、mby15、mbx14、mdx2和mdy12进行了转录组测序。数据分析表明，在mdx2缺失系中，除mdx2之外的其余4个HMW-GS的含量均有所下降，而在mbx14缺失系中，除mbx14之外的其余4个HMW-GS的含量均有所上升。据此筛选出18个在不同缺失系中表达量变化符合蛋白组分变化规律的基因，并通过GFP报告基因分析发现，TaGAMYB-3B、TaGATA-4A、TaGATA-4B、TabZIP-7A和TabHLH-7D能够上调HMW-GS的表达，TaSPA-1D、TaTFIIB-1B和TaMYB-7D能够下调HMW-GS的表达，而Ta WRKY-2A、TaWRKY-3A、TaWRKY-3D、TaMYB-5B和TaMYB-5D能够上调Dy12亚基的表达，并下调其它亚基的表达。 通过酵母单杂交实验证明了TaGA TA-4A、TaGATA-4B和Tab ZIP-7A能够与Ax1、Bx14、Dx2和Dy12亚基编码基因的启动子相互作用。进一步分段实验证明了Ax1启动子-1537至-38区域、Dx2启动子-1677至-38区域、Dy15启动子-2200至-338区域、Bx14启动子-864至-364区域和Dy12启动子-1881至-1381区域有TaGATA-4B的结合位点。 本研究通过对小麦加工品质相关基因等位变异的相关性分析以及初步的功能研究，为改良普通小麦加工品质性状提供了有用的基因资源，同时也为进一步研究小麦品质性状形成的遗传调控奠定了基础。
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