[发明专利]提莫菲维小麦高分子量谷蛋白Gy7*基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，特别涉及一种提莫菲维小麦高分子量谷蛋白Gy7^*基因以及基于此基因通过生物技术方法改良小麦品质的应用。

背景技术

小麦胚乳贮藏蛋白(主要包括醇溶蛋白和谷蛋白)在面团中起“骨架”作用，并赋予面包、面条以及其他专用食品所需的粘弹性，其中高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成高分子聚合体，赋予面团弹性(Payne，1987；Shewry et al.，1992)。目前已清楚HMW-GS的编码基因位于第一部分同源群染色体长臂靠近着丝点的Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1三个位点上，每个位点有两个紧密连锁基因，分别编码一个分子量大的x-型亚基和分子量较小的y-型亚基。普通栽培小麦的Glu-A1往往只编码x-型一种亚基，y-型亚基基因则沉默。最近的研究表明来自小麦近缘种A基因组含有编码y-型亚基的活性基因。同时，来自其他染色体组型(如C，K，R，S，T，U)等高分子量麦谷蛋白亚基基因也相继发现，大大丰富了谷蛋白基因库，为通过基因工程手段改良小麦品质提供了优质基因资源。

小麦属具有A、B、D、G等染色体组，目前采用染色体组分类方法，把小麦属分为5个种，即一粒小麦(T.monococcum，2n＝14，AA)、圆锥小麦(T.turgidum，2n＝28，AABB)、提莫菲维小麦(T. timopheevi，2n＝28，AAGG)、普通小麦(T. aestivum，2n＝42，AABBDD)和茹可夫斯基小麦(T. zhukovskyi，2n＝42，AAAAGG)。提莫菲维小麦是含有G基因组的重要资源材料，是六倍体茹可夫斯基小麦G基因组的供体。研究显示，G基因组也可能含有类似Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1的高分子量麦谷蛋白亚基的编码基因位点。李保云等(2002)用SDS-PAGE分析种子蛋白泳带后从7个品种中发现了8个Glu-1G等位变异，这说明在提莫菲维小麦中蕴含着丰富的高分子量麦谷蛋白基因资源。

提莫菲维小麦是一种优良的种质资源，对锈病、散黑穗病、腥黑穗病和白粉病具有较强的抗性，被育种家广泛用于小麦抗病育种的抗源。其蛋白含量也很高，种子蛋白含量达19-22％，远远超过普通栽培小麦的10-14％。提莫菲维小麦不仅是优良的种质资源，至今在非洲地区仍然具有一定的种植面积。目前，从提莫菲维小麦中仅分离了两个高分子量麦谷蛋白亚基基因(Wanet al.，2002)且均来自于A基因组，而关于Gx或Gy型HMW-GS基因的克隆还未见报道。

由于小麦高分子量谷蛋白亚基对品质具有重要作用，国内外都试图克隆优质HMW-GS基因，然后通过基因工程定向改良小麦品质，这已成为近10多年来的研究热点。迄今为止，在普通小麦中已有10多个基因被克隆和测序(张发云等，2002)，并在转基因优质品种的培育方面取得重要进展。从提莫菲维小麦中克隆新的基因对小麦品质的改良具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于从提莫菲维小麦中克隆得到一个编码高分子量谷蛋白亚基的基因Gy7^*，通过基因工程技术，可培育优质转基因小麦，从而改善小麦品质。

本发明采用的技术方案是：一种提莫菲维高分子量谷蛋白的Gy7^*基因，其特征在于该基因具有序列表中SEQ ID NO.1第1位到2202位所示的核苷酸序列。

上述的提莫菲维高分子量谷蛋白Gy7^*基因具有的核苷酸序列还可以是序列表中SEQ ID NO.1第1位到2202位中因一个或多个核苷酸的缺失、插入或替换而形成的具有功能活性的等位基因。

提莫菲维小麦的Gy7^*基因编码的小麦高分子量谷蛋白亚基，它是具有序列表中SEQ ID NO.2氨基酸残基序列的蛋白质，或者是SEQ ID NO.2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有与SEQ IDNO.2的氨基酸残基序列相同活性的由SEQ ID NO.2衍生的蛋白质。

目前分离谷蛋白基因主要采用建库筛选和PCR方法，本发明通过等位基因特异PCR技术，结合SDS凝胶电泳和HPLC方法，在提莫菲维中分离了一个新的HMW-GS Gy7^*亚基及其编码基因Gy7^*，这是迄今为止首次从G基因组中克隆到的高分子量麦谷蛋白基因，为今后进一步发掘G基因组优质麦谷蛋白等位基因提供参考和依据。

基因结构特征：