免费文献传递   相关文献

长穗偃麦草中E和E_1基因组高分子量麦谷蛋白基因启动子部分序列的进化分析



全 文 :遗 传 H ED I E R了几八 ( SB ei少i ng ) 2 6( 3) : 32 5 一 2 3 9, Z o e) 4 花开究报告
长穗堰麦草中 E 和 E l 基因组高分子量麦谷蛋白
基 因启动子部分序列的进化分析
邓志勇 , 张相岐
(中国科学 院遗传与发育生物学研究所植物细胞于染色体 工程 国家重点实验室 ,北京 1 0 01 0 1)
摘 要 :通过 P C R 克隆的方法 , 获得了分别来自二倍体长穗堰麦草 的 E 基因组 和 四倍体长穗堰麦草的 E , 基 因组
的 4 个高分子量麦谷蛋 白亚基 ( H M w 一 G )S 基 因启动子的部分序列 。 序列分析表 明 , 它们之间 的同源性较高 , 两个
x 型亚基启动子序列之间只有 1 个碱基的差异 , 而两个 y 型亚基启动子序列完全相同 , x 和 y 型亚基启动子序列 之
间的长度和部分碱基位点都有差异 。 推测四倍体长穗堰麦草中的 E : 基因组 可能起源于二倍体的 E 基 因组 。 与来
自小麦族的 A 、 B 、 D 和 G 基 因组部分亚基基 因的启动子序列 比较表明 ,小麦族的这 一区域在进化上是相当保守的 ,
不同基因组来源 的序列 同源性都在 9。 %以上 。 经过对 这些序列 的聚类分析 ,表明长穗堰麦草的 y 型 H M W一 G S 基
因与其他亚基基 因的进化关系较远 , 而 x 型亚基基 因与一个来自小麦 I B 染色体的亚基基因关系最 近 。
关键词 : 长穗堰麦草 ;高分子量麦谷蛋白基因 ;启动 一子 ;进化
中图分类号 : Q 9 4 3 文献标 识码 : A 文章编号 : 0 2 5 3 一 9 7 7 2 ( 2 0 0 4 ) 0 3一 0 3 2 5一 0 5
E v o l u t i o n o f P a r t i a l P r o m o t e r R e g i o n o f H M W G l u t
e n i n G e n e s
f r o m E a n d E
l G e n o m e o f A g r o P y r o n e l o n g a t u m
D E N G Zh i

Y o n g
,
Z H A N G X ia n g

Q i
( lT/
e
S t a t
e
K
e 夕 L a b o ar t o r 夕 o f P l a n t C召 11 a n d C h ,一。 刀 , o s o m 。 E二 g : 二 e e r 乞n g , I , : t i t u t 。 o j G e 、 e z : e s
a 二 d D e v e l o P o e n z a l B : 0 1 0 9夕 , C h : 、 e s e 户` c a d e 。 ,夕 o f s c艺。 n ` , s , B e ij i n g 1 O0 1o l , C h i n a )
A b s t r a c t
:
T h e p a r t i a l p r o m
o t e r r e g io n s o f H M W g l
t一t e n in s u l) u n i t g e n e s w e r e e lo n e d f o r m t h e g e n o m e s E ( in d i p lo id
A 召 r o P 夕r o n e l o n g a t u 阴 ) a n d E , ( i n t e t r a p lo id A g r o P少 r c ,n e l o n g a t u m ) b y P C R a p P r o a e h . T h e r e w a s o n l y o n e n u e l e o -
t i d
e a e id d if f
e r e n e e in th e p r o m o t e r s e q u e n e e s o f x
一 t y p e s u b
u n i t s b e t w e e n t h
e t w o g e n o m e s ; m o r e o v e r
, t h
e p r o m
o t e t
s e q u e n e e s o f t h
e t w o 犷 t y p e s u b u n 一t s w e r e e o m p l e t e l y i d e n t i e a l . A lt h o u g h t h e s e p r o m o t e r r e g io n s w e r e v e r y s i m i la r
t o e a e h
o th
e r , d z f f
e r e n e e s s t il l
e x i s t e d i
n s e q u e n e e s i z e a n d t h
e
k i
n
d
o
f
n u e
l
e o t id e a e id b
e tw e e n th
e 片 t y p e a n d 犷 t y p e
s u
b
u n i t s
.
I t w a s s p e e u l
a t e d t h
a t t h
e E l g e n o m e in r e t r a p lo i d A g r o P少 r o n e lo 刀 g a t u m w a s p r o b a b l y o r ig in a t e d f r o m E
g e n o m
e i n d ip l
o id
s p e e i e s
.
T h
e e o m P a r is o n s o f t h e 。
,
e s u
b
u n i t s w i t h
s o m e o f t h o s e f r o m A
,
B
,
D a n d G g
e n o m e o f
T r : t i e e a e d
e m o n s t r a t e d t h a t t h e s e q u e n e e s o f t h e i r p a r t z a l p r o m o t e r r e g io n s w e r e e o n s e r v e d a n d s h a r e d a h ig h h o m o l
-
o g y n l o r e t h a n 9 0 %
.
T h
e p h y l
o g e n e t iC a n a l y
s i s b
a s o d o n t h e S e q u e n e e S in t h is r e g io n in d i
e a t e d t h
a t t h
e 犷 t y p e H M w
9 l
u t e n i n s u b u n i t s o f A g r o P夕 r o n e l o 刀 g a t u 阴 s p e e i e s w e r e d i f f e r e n t f r o m o t h e r s u b u n i t s , w h e r e a s t h e 片 t y p e s u b u n i t s
o
f t h
e
m w
e r e m o s t e lo s e l y r e la t e d t o t h a t f r o m th e B g e n o m e
.
K e y w o r d s
:
A g r o P夕 r o n e l o n g a r u 阴 ; H M W g l u t e n in g e n e ; p r o m o t e r ; e v o l u t i o n
收稿 日期 : 2 0 0 3一 0 4一 2 3 ;修回 日期 : 2 0 0 3一 1 2一 0 4
基金项 目 : 国家 9 7 3 计划 ( Z OOZ C B l l l 3 0 0 )和 8 63 计划 ( 2 0 0 1 A A 2 2 2 O9 1 )资助 [ S u p p o r t e d b y t h e K e y P r o j e e t o f N a t i o n a l B a s iC R e s e a r e h a n d D e -
v e l o p m e n t a l P la n o f C h i n a ( Z o OZ A A l l l 3 0 0 ) a n d t h e N a t i o n a l H ig h S e i e n e e a n d T
e e h n o l o g y P la n o f C h i n a ( 2 0 0 1 A A 2 2 2 o 9 1 ) 〕
作者简介 : 邓志勇 ( 1 9 7 1一 ) , 男 ,博 士研究生 ,研究方向 : 植物分子遗传学
通讯作者 : 张相岐 ( 1 9 55一 ) , 男 ,研 究员 ,博士生导师 ,研究方 向 : 植物遗传学 E一 m ial : x q hz an g@ g en et ics . ac . cn
DOI : 10. 16288 /j . yczz. 2004. 03. 011
遗 传 H E R E D I T A S ( B e乞少£n g ) 2 0 0 4 2 6卷
僵麦草属 (A g ro P y ro )n 是小麦 的一个近缘属 ,
它在小麦品种改良上一直备受重视 ,在提高小麦 的
抗病 、抗逆性等方面表现出色 ,在品质改 良上也有巨
大潜力 。 小堰 6 号 、 小堰 54 、高优 5 03 、小冰麦 3 等
都是应用染色体工程手段培育的具有僵麦草血缘的
优质小麦 品种 。 长穗 堰麦 草 ( A g r() p y or ” el on g a -
t u爪 = lT i刀 o P夕 r u m ` l口 n g a t u m = E I夕 t r i g i a e l o 刀 g a
-
句 )是在小麦改 良中应用广泛的一个物种 。 根据细
胞学分类 , 长穗僵麦草在 自然界 中有二倍 体 ( E E ) 、
四倍体 ( E , E 工E Z E Z )和十倍体三种类型 l[, 2〕 。 目前 ,
多倍体种的染色体组构成以及不同倍性种之间的遗
传进化关系还不清楚 。 一般认为二倍体种是多倍体
种的祖先种之一 , E 染色体组是不 同倍性种所共有
的 ,但对于四倍体种是否是 由二倍体种 自然加倍而
来的同源四倍体 尚无定论叫 。
麦类的高分子量麦谷蛋 白亚基 ( H MW一G )S 影
响面筋的弹性 , 与面粉的加工品质有密切关系 “ , 5 , 。
因此 ,高分子量麦谷蛋白的遗传基础研究受到广泛
关注 。 H MW一 G S 基因是在麦类中研究得最为深人
的基因类别之一 ,一些普通小麦及其近缘种的高分
子量麦谷蛋 白基因已经被定位和克隆仁卜 ’ 」 。 在普通
小麦的基 因组中有 3 个编码 H M下V es G S 的基 因座
( G Z犷 I A , G Z犷 ] B , G I佑 I D ) , 分别位于 I A 、 I B 和 I D
染色体的长臂上 。 每一基因座 内含有两个基 因 , 一
个编码分子量较大的 x 型亚基 , 另 一个则编码分子
量较小的 y 型亚基 L` 一 , 。 在一些小麦近缘物种的基 因
组中也证明有这样 的基因座存在川 。
大量的研究表明 ,麦类的种子储藏蛋 自基因比
较保守 ,其编码序列及其调控元件的变异有可能为
揭示物种之间的进化关 系提供一些有价值的信息 。
目前对于堰麦草属种子储藏蛋白基因及调控序列的
研究还很少 。 本文在克隆二倍体和四倍体长穗僵麦
草 H M W 一G S 基因和序列 分析 ( 另文发表 ) 的基础
上 ,对这两个不 同倍性种 的 4 个 H MW 一G S 基 因的
启动子部分序列进行 了克隆和比较分析 , 由此来进
一 步了解长穗堰麦草的 H M W一 G S 基因特点 , 以及
不同倍性的长穗堰麦草之间的基因组进化关系 。
韩方普教授 。 取样前分别对它们的染色体数目进行
了检查 , 确定了它们的倍性是正确的 。
1
.
2 麦谷蛋自提取及 SD S` P A G E
称取 20 m g 长穗堰麦草种子 , 研磨成粉状 ,放人
1
.
S M L 离心管 中 ,加人 5 0 川一 70 % 乙醇后于室温放
置 l h ,其间振荡数次 , 10 0 0 0 9 离心 , 弃上清 , 然后加
含 5% ( V / V )琉基 乙醇的 50 %正丙醇溶液 1 5 0拼L ,
于 5 0 `C温育 l h , 1 0 0 0 0 9 离心 l o o i n , 取上清 , 加人
等 体 积 样 品 缓 冲 液 巨。 . 125 m ol I/ 二 T ir s 一 H CI
( p H 6
.
8 )
,
8% ( w / v ) S D S, 20 % ( V /V ) 甘油 和
0
.
0 2% ( w /V ) 澳酚兰〕 ,混匀后用于 S D -S P A G E
电泳仁1。」。
1
.
3 基因组 D N A 提取
用 C T A B 法分别从二倍体和四倍体长穗堰麦
草叶片中提取基因组 D N A 〔“ 味。
1
.
4 启动子部分区域的扩增和克隆
基于 H MW一 G S 基 因序列分析 , 从基 因内部设
计了两条用于 P C R 扩增的下游引物 ,它们的序列分
别 是 : R x : A C G A C C T G T T G G C A T G CC T G ; R y :
C A C G C C T C G A G C G A G C T C T
。 这两条 引 物分 别
特异性地互补于二倍体长穗堰麦草的 x 和 y 型亚基
基因序列 , 以及 四倍体长穗僵麦草的相应序列 。 上
游引物则是根据小麦的 H MW一 G S 基 因启动子的高
度保 守 区 序 列 设 计 的 , 其 序 列 是 : F : T G A A C -
CG A T T A C G T G G C T T T A
。 用该 引物分别 与以 上
两条下游引物组合可 以特异性地扩增 x 和 y 型亚基
基因的启动子序列 。 P C R 扩增使用 E X一 T aq ( aT k a -
ar ) 聚合酶进行 , 反 应条 件 是 94 ℃ 4 m i川 然后 是
9 4

C 3 o 。 , 6 o aC 3 o S , 7 2℃ l m i n ,共 3 0 个循 环 ; 最后
7 2℃延伸 l o m i n 。 P C R 产物经 l % A g r o o e 电泳 检
测后 ,进行片段 回收 ,连接于 P G EM 一 T V ec t or ( rP 。 -
m e g a) 上 , 筛选阳性克隆进行序列测定 。
1
.
5 序列比较分析
用 D N A S T A R 软件的 lC us at l 功能进行多序列
的同源性 比较及进化树分析 。
9 在士 鼠自 二目 刁又
材料和方法
1
.
1 植物材料
二倍体和四倍体长穗堰麦草分别来 自美国密苏
里大学的 J P G us t af s o n 教授 和哈尔 滨师范大学的
2
.
1 二倍体和四倍体长穗僵麦草 的高分子且麦 谷
蛋白亚基的组成
SD S P A G E 电泳 图谱显示 ,二倍体和四倍体长
穗堰麦草在对应于小麦的 H M w 一G s 区都有一个表
观分子量与小麦中国春的 8 亚基相似 (约为 7 5k D a )
3期 邓志勇等 :长穗堰麦草中 E和 E, 基因组高分子量麦谷蛋白基因启动子部分系列的进化分析
的亚基条带 , 另外在对应于小麦 的 旷醇溶蛋 白区域
还分别有 1条 (二倍体 ) 和 2 条 ( 四倍体 ) 明显的蛋白
质条带 ( 图 1 ) 。 经基 因克隆 和序列分 析证 实 , 这 3
个对应于小麦 旷醇溶蛋 白区的蛋 白质也都是长: 穗
堰麦草 的 H M W一G S , 它们的分子量 比报道的小麦
的 H M W一 G S 都要小 (未发表资料 ) 。 由此证 明 . ,在
二倍体和四倍体长穗堰麦草中分别有 2 个和 3 个能
够表达的麦谷蛋白亚基基因 。 另外 ,从 图 1 可见 , 四
倍体长穗堰麦草中有一对亚基与二倍体的 x 和 y 型
亚基的电泳迁移率完全一致 ,判断它们分别是 由四
倍体长穗堰麦草的 E l 染色体组编码的 x 和 y 型亚
基 。
明切

t幼V洲闪`如V
H M W

G S
图 1 二倍体和 四倍体长穗恨麦草的
高分子里麦谷蛋白亚基 组成
A g eZ x
: 二倍体长穗堰麦草 ; A ge 4 x : 四倍体长穗堰麦草 ;
C S
: 中国春 ; x : x 型亚基 ; y : y 型亚基 。
F ig
.
1 T h e e帅 Pos it i on o f H M W g lu te n in s u b u n i t s
in d i P l o id a n d t e t r a P l o id A g
.
e lo n g a t u m
A g
e Z x : di p l o id A g
. e l o n g a t u m ; A g
e 4 x : t e t r a p l o id A g
. e l o n卯 t u朋 ;
C S
:
C h i n e s e S P r i n g ; x
: x s u b u n i t ; y
: y s u b u n i t
.
2
.
2 启动子部分序列的克隆及序列分析
我们对二倍体和四倍体长穗堰麦草中相对应的
一对 x 和 y 型亚基基因的启动子部分区域进行了克
隆和 序 列 比较 分 析 。 根 据 基 因 数 据 库 中麦 类
H M W

G S 亚基基因的启动子上游 区的一段保守序
列设计了一条上游引物 , 用它与两条分别位于基因
内部 N 端序列 的下游引物进行扩增 , 用 P C R 克隆
方法分离到它们 的启动子部分区域 。 由于两条下游
扩增引物位于基 因内部 , 因而得到 的序列包含一部
分基因的编码区 。 我们在进行序列分析和同源性 比
较时剔除了这段编码区序列 , 只分析了启动子序列 。
序列分析表明 ( 图 2 ) , 来 自两个 不同倍性种的 同一
类型亚基的这一区段 的长度完全一致 , 而 x 型亚基
和 y 型亚基基 因启动子 的这部分序 列长度 分别为
2 8 6 和 2 8 4 b p 。 两个 x 型亚基基 因 , 即 G I比 I -E x 和
G lu

I E I

x 的这部分启动子序列之 间只有一个碱基
的差异 , 而两个 y 型亚基基 因 , 即 lG 犷 ZE 一 y 和 lG u -
I E I

y 的这部分启动子序列则完全相 同 。 在 x 和 y
两种类型的亚基基 因启动子序列之 间 ,虽然序列同
源性也比较高 ,达到 90 %左右 ,但 已有明显的变异 。
在所分析的启动子区段内 , y 型亚基与 x 型亚基之
间在长度上相差两个碱基 , 在序列上有 26 或 27 个
位置上的碱基是不同的 。 另外 ,所 分析 的启动子序
列的碱基组成特点是 A T 含量较 高 , 达到 5 写 左
右 , 这一特点与 H MW一 G S 基因的编码 区序列 明显
不同 。
2
.
3 启动子部分序列的进化分析
为了了解长穗堰麦草的 H M W一 G S 基因启动子
在进化中的地位及其与小麦对应序列的关 系 , 将来
自长穗堰麦草的 E 和 E l 基因组的 4 个启动子部分
序列与来 自小麦族的 A 、 B 、 D 和 G 基 因组的相应序
列进行了比较 。 结果 ( 图 3) 表明 ,麦类 H M W一 G S 基
因启动子之 间的序列 同源性 都很高 , 均在 90 % 以
上 , 说明 H M W一 G S 的启 动子区域在进化 中是非 常
保守的 。 图 3 还显示 , 所分析的启动子序列可以分
为两个大的分支 ,其中两个分别来 自二倍体和四倍
体长穗堰麦草的 y 型亚基基因的启动子单独处于一
个分支 ,表明它们在该启动子区段 与其他类型亚基
的有明显不同 。 而另一进化分支又可以分为明显的
两组 ,其中长穗堰麦草的两个 x 型亚基基因的启动
子与位于小麦 I B 染色体上的 G I佑 B l 一 I lt 的启动子
关系最近 。
3 讨 论
目前 , 国内外 已分离和鉴定 出多个来 自普通小
麦 A 、 B 、 D 基 因组及 近缘种其他基 因组 的 H M W -
G S 编码基因 。 序列分析表明麦 类的 H M W一G S 基
因的编码序列非常保守 , 在结构上具有共同特征 :都
包含一个 21 个氨基酸长度的信号肤 区域 ,一个非重
复的 N 端序列和 C 端序列 , 而在 N 端和 C 端序列
之间还有一段 中间重复区 域 , 这一 区域 由保守的重
复模块组成 ,不 同的亚基 中这些模块 的重复次数会
有所不同 ,从而导致 了不 同亚基间分子量大小的显
著差异 , 一 9〕 。 在小麦的高分子量麦谷蛋 白亚基的编
码序列中 ,碱 基组成 的主要特点是 G C 含 量较高 。
长穗堰麦草的高分子量麦谷蛋 白亚基的编码序列也
遗 传 1厂尺月D l 工代S 弋刀打 ; _川 2妇 ( 2’ )。 邹 卷
5 6解(4 j
七 g a a c c g a t 七a c g钩 g己七七七已 g C叮旷已 9 七己 Ca a a a a 七 C七g七七a 七 g Ca a a c Ct Cc a a 七七 g C七 C C七
( 3 )加8 2邓
t a c 七七 a 七c c a g叮 t 七己七七七七 9 七 g七七 g g c a a a c 七 g c c C七七七七c c a 吕c Cga 七七 C七 g t t c 七 t c t c a a gc
一、 1乃八、飞99
J.月
.
1l e
七七七c t 七己七七 a g咨。 t 吕 日司 C巴白 a C C七 Cg c 己 9 a g a a a a C C C C Ca 七9 9 七c c 七 ga J白c Ct t c d C Ca c g七 C C
0
自八只4 6613尺ùn入曰八éùō乙 2勺`马,,ù孟
心宁11 1一 I L ~ x
(让 11一 1卜; 1一 x
C I
L一 I E一 y
(宁卜一 1E I一 v
( :
百,11只护 11闷 t 19
C l日

1卜二 x
〔奋I t卜 I f ) 1一 x
(子I一月一】E一 v
( l一 1上; 1一 、
t汤〔、 n s犷 n s一 ,
《子11卜 I F 一 、
砚奋1t l一 ] t J卜 x
川 【l一眼一 y
(妥卜卜 I E I一丫
` ; , 、 ; `犷 n s L毛,
{ ; 1
1一 I F一、
(二112一 1E l 一 x
〔乡l、 l一 I L;一丫
〔二l ,一 I E卜 v
( ;
. }r 一s e r l s一,卜
G l日一 l卜』 一 入
〔宁1! l一 }卜;卜尤
以 11一 I E一夕
` l :一 1卜卜 v
〔: 《川 阵聋 r耳污 1江s
c 七 a七 a a a a口巴 c C a 日c c a a c 巴七 c 巴 a 巴 a a七 c 七 c 日七。 日 七 c 日 e 尸 e a 竺 a a c a c a g 吕 g c a 已巴 日 c a a a e 七 a c
内门 曰已 已 己 a 七七已 自 c 七口a c a q七 c c a c 已 a 己
图 2 二倍体和 四倍体长穗堰麦草的高分子量麦谷蛋白基 因启动子部分区域的序列比较
G I沙 J皿 : · G知 J 厂 刃 : 二 一倍体长穗恨 麦草 E 幕因 il1 的 x 和 y 型业 毕基因的启 动子部分序列 ;
阴-1 1曰 一二 .侧 乙`一 l曰争 : 四倍休 长穗很麦草 E ; 基因纠 的 、 和 州刊亚基 某因的启动子部分序列
F i找, 2 S e q t一e o e c a lig n m c o t o f t h e P a r t i妞 I H M W g lu t e n in P一 o m o t e r r e g i o n f r o 竹 l d i P IiO d a n d t e t r a P l o i d A g
. ` l口 ,衣g a t u m
子子l ,。 l了介 7 012、 ` { 〔拼l ; ` ] I户 _丫 : 。 p r 。·、 e r l z [J , : 2 2 1! 1〕: 〔) r r一。 t o r 、 。、 (士一。 12 2 ( 〔 卜 〕 f t }一。、 g 。: 一、、 、 c (。f }2 1 19 、 、 。一IJ一I f飞i t : l zd y ` I J I) . J , I Lz f r自 1 1 1 E g o r: 。 n l o l r l 0111〕 l。) ! ( } : 1)。 (: 《·、 :
〔` /乙了 Z厂了 a l飞〔 ! 〔 ; 12 , j 厂 l 习 r 。 [ ) r e s c ll t r ) a r t l a l 不)r o 丁下飞〔,卞 e ] s ·` (一1】e下1` , e ` 公f , } l e g 〔· 】1 · , 〔 (少〔1一丁一g x , 1 ] I 一了l l t 矛z丫I f { y 5 1 ]}, 1 2丁一I t 于r 仁)丁下1 1弓一只 e TI。 汀1护 、 n t e t r声Iv ) I。 }〔 { 5 1〕 e亡 le 5
叭1llr二晰片劝洲
压1川;(J胡曰\l/)lTl门以;(l曰
。 ~卜一一靡 一 2匆汕1一、图 3 二倍体和 四倍体长穗堰麦草与小麦人 , B , )I 和 G 基因组 中高分子量麦谷蛋 白基因启动子部分 区域的进化分析F ig . 3 r r h e P h y }o g c n e t云e t r伙 d e r iv e d f r o m t h e H M Wg l u t e n i n P a r t i a . P r o m o t郎 r e g i o n i n e l u d i n g th e s e q ue n ce sg i v e n in t h i s s t u d y a u d 8 s e q u c n e e s fr o m w h份 t g e n o m e s
A
,
I弓, l ) a n d G fo u n d in G e n B a n k d a t a b a s e .
有这一特点 . G C 含量达到 5 7% 左右 . 而在启动子区
域则是 A ` f 含量较高 , 达到 5 %左右 麦 谷蛋白基
因启动子的这种特点可能是与其功能相关的 , 即有
利于转录起始时的 D N A 解链 。
已有的资料也 表明 , 麦类的 H M W 一 (洛 基 因的
启动子序列也是 比较保守的 , 本文对长穗堰麦草启
动子部分序列的研究结果也证明了这一点 。 启动子
序列的保守性对于维持启动子的功能即使麦谷蛋自
基因止常表达是必需的 ,启动 子序列的变化能够影
响麦谷蛋 白的基 因表 达 。 有研 究表 明 , 普通小麦
了A 夕 基因启动子区域 的 一段 8 5 b p 的缺失可能是导
致其基因沉默的原因 一 ’ :” 。 同 一 基因座 的不 同类型
亚基的表达量存在明显差异 , 向 :1] 在不 同染色体来
源的同类型亚基之间也存在这种差异 、 这种基因表
达强弱的不同可能与亚基启动子序列之间的差异有
关 。 在一些材料 中发现 , B x 亚基的表达产物 比其他
亚基都多 ,其原 因可能与 启动子 中一段 5吐b p 序列
的重复有关 , ` 3 } 。 对于启动子进行 深人研究有助于
揭示麦谷蛋白基因的表达调控规律 , 进而为高分 子
量麦谷蛋白基因的遗传操作提供理论基础 。
H M W

G S 基因启动子部分区域序列的多态性
可 以用来研究栽培小麦 的演化一“ ’ 。 而这类研究通
常使用古老的材料 , lH a t t e : 等人在研究欧洲不 同时
代的斯卑尔脱小麦的特异高分子量麦谷蛋 白等位基
因时认为 , 尽管从这些材料 中提取的 D N A 常常是
不完整的 , 但分析较短的麦谷蛋白基 因启动子部分
序列也能为小麦 的系统进化提供 丰富的信 觑 ` S J 。
3期 邓志勇等 :长穗堰麦草中 E和 E l基因组高分子量麦谷蛋白基因启动子部分系列的进化分析 3 29
一般来说 , 同一类型 H M W 一 G (S x 型或 y 型 )基 因的
启动子序列之间存在不同程度的差异 , 尤其是来 自
不同基因组的同种亚基之间差异会更为明显 。 而本
文对不同倍性长穗堰麦草的 4 个 H M W一 G S 基 因部
分启动子区域的分析以及此前对其编码序列的研究
结果都表明 ,来 自二倍体 E 组 的 H M W 一 G S 基 因与
四倍体 E : 组 的极 为 相似 , 说 明这两 个 基 因组 的
H M W

G S 基 因 座 遗 传关 系 十 分 相 近 。 H en e n
等〔`〕认为长穗堰麦草的二倍体种参与了四倍体种的
形成 , D o vr a k 等 巨’ 6〕也认为在长穗 堰麦草的四 倍体
种中存在一个与二倍体种相似的染色体组 , 我们的
研究结果也支持这一观点 。
另外 ,麦谷蛋白基 因座中的 x 型和 y 型亚基的
形成要先于小麦族 内各基 因组的分化 ,反 映在基因
序列上则是不同基因组来源 的同类型亚基基因之间
的相似性往往高于同一基因组内不同类型亚基基因
之间的相似性 。 本文的研究结果表 明 ,长穗堰麦草
的 x 型与 y 型亚基基因的启动子序列之间的差异明
显大于同类型亚基的 , 而它们却分别与其他基因组
来源的同类型亚基基因的启动子的进化关系更为接
近 (图 3 ) 。 说明长穗堰麦草中的情形与上述观点也
是相符的 。
参 考 文 献 ( R e fe r e n e e s ) :
[ 1 ] H
e n e e n W K
,
R u n e m a r k H
.
P夕 r o 7 2) e l o 刀 g a t u s e o m p l e x .
1 6 4
.
C y t o l o g y o f t h e
H
e r e
d i t a s
,
1 9 7 2
E勿阴 u s ( A g or -
70 ( 2 )
, 1 {35 ~
[ 2 ] C h
a r p e n t i e r A
,
F e ld nr a n M
.
T h e e f f e e t o f d i f f e r e n t d o s
(: 5 c f
P h l o n e h r o m o s o m e p a i r i n g i n h y b
r
id s b e t w e e n t e t r a p l o i d
A g
r o
P夕 r o 刀 e l o ? Zg a t召加 a n d e o m m o n w h e a t . eG n
o
m
e , 1 9 8赶{ , 3 0
( 6 )
: 9 7 4一 9 7 7 .
[ 3 ] H A N F a n g

P u
, L x J i
一 L i n
.
e y t o g e n e t i e s o f T
r i t i t r乞g i a . B e i -
J i n g
:
C h i n a A g r i e u l t u a l S e i e n T e e h P r e s s
.
1 9 9 4 , 4 0 ~ 4 2
.
韩方普 , 李集临著 . 小堰 麦细胞遗传学 . 北京 : 中 国农业 科技
出版社 , 1 9 94 , 4 0 ~ 4 2 .
[ 4〕 S h e w r y P R , H a l f o r d N G , T a t h a m A 5 . T h e h ig h m o l e c u la r
w e ig h t s u b u n i t s o f w h e a t g lu t e n i n
.
J C
e r e a l S c 艺, 1 9 9 2 , 1 5
( 2 )
:
1 0 5一 1 20 .
[ 5〕 P a y n e P l , C o r f i e ld K G , H o l t L M , B la e k m a n J A . C o r r e la -
t i o n s b e t w e e n t h e i n h e r i t a n e e o f e e r t a i n h ig h

m o l e e u l a r

w e ig h t
s u b u n i t s o f g lu t e n i n a n d b r e a d

nr a k in g q u a l i t y i n p r o g e n i e s o f
5 i x e r o s s e s o f b r
e a
d w h e a t
.
J S
c i F o o d A g
r i c , 1 9 8 1
, 3 2 ( 1 )
:
5 1~ 6 0
.
[ 6 ] A
n d e
r s o n O D
,
G r e e n e F C
.
T h e e h a r a e t e r i z a t i o n a n d e o n , p a r
-
a t i v e a n a ly s i s o f h i g h

m o l e e u l a 亡 w e i g h t g lu t e n i n g e n e s f r o rn g 〔 -
n o m
e s A a n d B o f a h e x a p l o id b r e a d w h e a t
.
hT
e o r A P P I eG
n -
e t , 1 9 8 9
, 7 7 ( 7 )
: 6 8 9 ~ 7 0 0
.
[ 7 ] H
a l f o r d N G
,
F o r d e J
,
A n d e r s o n O D
,
G r e e n
e
F C
,
S h e w r y P
R
.
T h e n u e l e o t id
e a n d d
e
d u e
e
d a rn i n o
一 a e id s e q u e n e e s o f a
H M W g lu t e n i n s u b u n i t g e n e f r o m e h
r o m o s o m e I B o f b r e a d
w h e a t ( T
r i t i c u z刀 a e s t z v u m L ) a n d e o m p a r i s o n w i t h t h o s e o f
g e n e s f r o m e h
r o m o s o m e s I A a n d I D hT
e o r A P P I G e , Ze t
,
19 8 7 , 7 5 ( 1 )
: 1 1 7一 12 6 .
仁8 〕 S h e w r y P R , G i lb e r t S M , S a v a g e A W J , T a t h a m A S , W a n
Y F
,
B
e
l t o n P S
,
W e l ln e r N
.
S e q u e n e e a n d p r o p e r t i e s o f
H M W s u b u n i t I B x Z O f r o m Pa s t a w h e a t ( T
r i t艺c u m d u 阳m )
w h i e h 15 a s s o e i a t e d w i t h p o o
r e n d u s e p r o p e r t i e s
.
hT
e o r A PP I
G e n e t
, 2 0 0 3 , 10 6 ( 4 )
: 7 4 4一 7 5 0 .
[ 9 〕 W a n Y . W a n g D , S h e w r y P R , H a l f o r d N G . I s o l a t i o n a n d
e
h
a r a e t e r i
z a t i o n o f f i v e n o v e l h ig h m o l e e u l
a r
w e i g h t s u b u n i t
g e n e s f
r o m T
r i t i c u m t i m o P h
e e v i a n d A e g i l o P s c 夕l i n d r i c a .
hT
e o r A P P I G
e刀 e t , 2 0 0 2 , 1 0 4 ( 5 ) : 8 28 ~ 8 3 9
.
[ 10 ] D E N G Z h i

Y o n g
,
Z H A O H i u

X i a n
,
F A N S a n

H o n g
,
J l W a n
-
Q
u a n , G U O A i

G u a n g
,
X U E X i u

Z h u a n g
.
P u r i f i e a t i o n a n d b i o
-
e h e m i e a l e h a r a e t e r i z a t i o n o f h ig h

m o l e e u l a r

w e ig h t g l u t e n in
s u b u n i t s 1 4 a n d 1 5
.
A
c t a G
e n e t i c a 5 1” i e a , 2 0 0 1 , 2 8 ( 1 ) : 4 6一
5 1
.
邓志勇 ,赵会贤 ,范三红 , 吉万全 , 郭蔼光 , 薛秀庄 . 高分子量麦
谷蛋 白 14 和 15 亚基 的纯化 、 N 一末 端序列及部分生 化特性 研
究 . 遗传学报 , 2 0 0 1 , 2 5 ( 1 ) : 4 6一 5 1 .
[ 1 1 ] S
a g h a i

M a r o o f M A
,
S o l im a n K M
,
J
o r g e n s e n R A
,
A l l a r d R
W R ib o s o m a l D N A s p a e e r

l
e n g t h p o ly m o r p h i s m s in b a r le y
:
M e n d e l i a n i n h e r i t a n e e
, e h
r o m o s o m a l l o e a t i o n a n d p o p u la t i o n
d y n a m i e s
.
P r o
(
N a t l A
c a d S
c i U S A
,
1 9 8 4
,
8 1 ( 2 4 )
:
8 0 1 4一
8 0 1 8
.
[ 12〕 F o r d e J , M a lp i e a J M , H a lfo r d N G , S h e w r y p R , A n d e r s o n
O D
,
G r e e n F C
.
T h e n u e l e o t id e s e q u e n e e o f a H MW g l u t e n i n
s u b u n i t g e n e l o e a t e d o n e h r o m o s o m e I A o f w h e a t ( T
r i t i c u m
a e s t i v u从 L ) . N u c l e i c A c i d s R e s , 19 8 5 , 13 ( 1 9 ) : 6 8 1 7 ~
6 8 3 2
.
[ 13〕 A n d e r s o n O D , A b r a h a -m P i e r e e F A , T a m A . C o n s e r v a t i o n i n
w h e a t h ig h

m o l e e u l a r

w e ig h t g l u t e n i n g e n e p r o m o t e r s e
-
q u e n e e s : e o m p a r i s o n s a m o n g l o e i a n d a m o n g a l l e l e s o f t h e G I犷
B1

1 l o e u s
. 丁丙e o r A P P I eG n e t
, 19 9 8
, 9 6 ( 5 )
: 5 6 8 ~
5 7 6
.
[ 14〕 A ll a b y R G , B a n e jr e e M , B r o w n T A . E v o lu t i o n o f t h e h i g h-
m o l e e u l a -r w e ig h t g lu t e n i n lo e i o f t h e A
,
B
,
D a n d G g e n o m e s
o f w h e a t
.
eG
n o 阴 e , 1 9 9 9 , 4 2 ( 2 ) : 2 9 6一 3 0 7 .
[ 15口B la t t e r R , J a e o m e t S , S e h lu m b a u m A . S p e l t 一 s p e e i f i e a ll e l e s i n
H M W g lu t e n i n g e n e s f r o m m o d e r n a n d h i s t o r i e a l E u r o p e a n
s p e l t ( rT
艺t艺c u m s P e l t a L ) . hT
e o r A PP I G e 刀 e t , 20 0 2 , 10 4 ( 2-
3 )
: 3 2 9 ~ 3 3 7
.
仁16〕 D o v r a k J , K n o t t D R . D i s o m i e a n d d i t e l o s o m i e a d d i t i o n s o f
d ip l o id A g r o P ) r o n e l o n g a t u 阴 e h r o m o s o m e s t o T r i t i ` u m a e s t i -
v u m
.
aC
n
J eG
n e t
yC
t o l , 1 9 74
,
1 6 ( 2 )
:
3 9 9 ~ 4 1 7
.