全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2012, 38(7): 1148−1154 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31101150), 国家科技支撑计划项目(2012BAD03B01), 国家重点基础研究计划(973计划)前期研究专
项(2012CB723006), 国家科技基础性工作专项规划(2006FY110700)和中国科学院西部之光人才培养计划项目资助。
* 通讯作者(Corresponding authors): 潘志芬, E-mail: panzf@cib.ac.cn, Tel: 028-85226136; 余懋群, E-mail: yumq@cib.ac.cn, Tel:
028-85229053
第一作者联系方式: 王春萍, E-mail: wcp49930000@sina.com; 高丽鹃, E-mail: gaolijuan824@163.com
** 同等贡献(contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2011-12-05; Accepted(接受日期): 2012-04-16; Published online(网络出版日期): 2012-05-11.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20120511.1807.023.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2012.01148
青藏高原青稞农家品种淀粉颗粒结合蛋白组成及GBSSI基因 5′前导序
列的多态性
王春萍 1,2,** 高丽鹃 1,2,** 潘志芬 1,* 尼玛扎西 3 唐亚伟 3 曾兴权 3
李 俏 1,2 邓光兵 1,2 龙 海 1 余懋群 1,*
1中国科学院成都生物研究所, 四川成都 610041; 2中国科学院研究生院, 北京 100049; 3西藏农牧科学院 / 农业部藏区青稞生物学与
遗传育种重点实验室, 西藏拉萨 850032
摘 要: 利用 1D-SDS-PAGE分离了 261份青藏高原农家青稞的淀粉颗粒结合蛋白, 旨在为青藏高原青稞淀粉品质改
良和淀粉颗粒结合蛋白机制研究提供依据和基础信息。在分子量 45~100 kD区域共有 21种多态性蛋白条带和 78种
组合带型, 其中 2、3、5、10、11为新条带。利用 PCR技术克隆了 236份农家青稞 GBSSI基因 5′前导序列, 出现 1 000
bp和 800 bp的多态性片段, 且以前者为主, 其频率为 80.1%。在 8份农家青稞及 4份引进的低直链淀粉材料的 GBSSI
基因 5′前导序列中共检测到 32个多态性位点, 包括 9个 InDels和 23个 SNPs。GBSSI基因 5′前导序列中出现了特有
的序列差异, 如未出现 600 bp 类型(约 400 bp 的特异缺失), 而该缺失被认为是低直连淀粉大麦形成的原因 ; 材料
yf127、yf70、011Z1396 和 09Z586 出现了特异点突变。因此认为, 青藏高原农家青稞品种的淀粉颗粒结合蛋白具有
丰富的多态性和独特性。低直链淀粉青稞 GBSSI基因序列的新特征表明可能存在新的低直链淀粉形成机制。
关键词: 农家品种; 青稞; 淀粉颗粒结合蛋白; GBSSI基因
Polymorphism of Starch Granule-Associated Proteins and 5′ Leader Sequence
of GBSSI Gene in Indigenous Naked Barley (Hordeum vulgare L.) from Qing-
hai-Tibetan Plateau in China
WANG Chun-Ping1,2,**, GAO Li-Juan1,2,**, PAN Zhi-Fen1,*, NIMA Zha-Xi3, TANG Ya-Wei3, ZENG
Xing-Quan3, LI Qiao1,2, DENG Guang-Bing1,2, LONG Hai1, and YU Mao-Qun1,*
1 Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing
100039, China; 3 Tibet Academy of Agriculture and Animal Sciences / Key Laboratory of Biology and Genetic Breeding of Tibetan Naked Barley,
Ministry of Agriculture, Lhasa 850032, China
Abstract: Starch granule-associated proteins (SGAPs) are minor components tightly bound with starch granules, most of which
are believed to be starch biosynthetic enzymes. We separated SGAPs from 261 indigenous naked barley accessions in Qing-
hai-Tibetan Plateau of China using 1D-SDS-PAGE technique. A total of 21 polymorphic bands with molecular weights of 45–100
kD and 78 SGAPs patterns were detected, of which bands 2, 3, 5, 10, and 11 were novel protein bands. The 5′ leader sequences of
GBSSI gene were cloned using 236 accessions of indigenous naked barley. Two types of length polymorphisms (1 000 bp and 800
bp) were found with frequencies of 80.1% and 19.9%, respectively. According to sequencing results, there were 32 polymorphic
sites in the 5′ leader sequences of GBSSI gene, including nine InDels and 23 SNPs. Specific mutations were found in Qing-
hai-Tibetan Plateau accessions. For example, the 400 bp deletion reported corresponding to low amylose content in barley was
absent in this study; and special SNPs were detected in accessions yf127, yf70, 011Z1396, and 09Z586. These results imply that
the SGAPs of the Qinghai-Tibetan Plateau indigenous naked barley are abundant and polymorphic. The novel sequence character-
第 7期 王春萍等: 青藏高原青稞农家品种淀粉颗粒结合蛋白组成及 GBSSI基因 5′前导序列的多态性 1149


istics in the GBSSI 5′ leader sequence of the low amylose accessions suggest a different mechanism for amylose biosynthesis in
Qinghai-Tibetan Plateau indigenous naked barley.
Keywords: Indigenous variety; Naked barley; Starch granule-associated proteins (SGAPs); GBSSI gene
淀粉颗粒结合蛋白 (starch granule-associated
proteins, SGAPs)是与淀粉颗粒紧密结合的微量成
分。研究表明, 大多数 SGAPs参与淀粉合成[1-2]。研
究不同作物或不同基因型的 SGAPs 组成有利于发
现新的淀粉合成酶或与淀粉合成相关的蛋白。青藏
高原栽培青稞的 SGAPs组成丰富, 存在多种独特的
SGAPs, 可能蕴藏着独特的淀粉合成机制[2-3]。青藏
高原农家青稞较栽培青稞资源更为丰富, 但还未见
关于其 SGAPs 组成的报道。 GBSSI (waxy)蛋白是
一种重要的 SGAPs, 是 GBSSI 基因的产物, GBSSI
基因突变与直链淀粉含量的变化密切相关[4-7]。大麦
GBSSI 基因 5′端前导序列特异片段的长度和序列多
态性与该基因的表达及功能具有重要关系[8-9]。为了
解青藏高原青稞农家品种的 SGAPs 组成及多态性,
发掘新的 SGAPs和特殊的淀粉基因资源, 加速该地
区青稞品质遗传改良, 本研究以 261 份青藏高原农
家青稞为材料, 探索其 SGAPs组成和 GBSSI基因 5′
端前导序列长度和序列多态性, 以筛选具新 SGAPs
的种质材料。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试材料 261份, 其中 72份从云南周边地区四
川的甘孜州和凉山州、西藏的察隅县和芒康县收集,
其余农家青稞由西藏农牧科学院提供。以 4 份国外
引进的糯大麦材料为对照, 包括全糯青稞 08-1127
和 Yon M Kei (籽粒中不能检测出直链淀粉含量)和国
外引进的低直链淀粉青稞 08-1128和Waxy Hector。
1.2 淀粉颗粒结合蛋白分离
青稞 SGAPs的提取、电泳分离及染色参照潘志
芬等[10]报道的方法。条带用数字命名, 随电泳迁移
距离递增而增加。分子量在 45 kD 以下的青稞
SGAPs 主要为醇溶蛋白 , 可能与淀粉代谢相关性
小[2], 因此本研究仅统计 45 kD以上的 SGAPs。
1.3 GBSSI 基因 5′前导序列特异片段的克隆和
序列分析
采用 CTAB法[11]从幼叶中提取基因组 DNA。参
照 Domon 等[8]的报道, 上游引物为 p-197 (5′-CAA
ACAGACGACAAGCGGAGAA-3′), 下 游 引 物 为
p+606 (5′-TAGAAAAAGAAAACATCAAGCA-3′)。
反应体系参照 Domon 等[8]的实验, 略作改进, 包括
10×buffer 2 μL, MgCl2 1.2 μL (1.5 μmol L−1), 模板
DNA 50 ng, 上下引物各 1 μL (0.1 μmol L−1), dNTP 2
μL (200 μmol L−1), Taq DNA聚合酶 0.2 μL, ddH2O
11.6 μL。PCR反应程序为 94 ℃变性 4 min, 56℃复
性 2 min, 72 ℃延伸 2 min, 1个循环; 94℃变性 1 min,
56℃复性 2 min, 72℃延伸 2 min, 34个循环; 最后
72℃延伸 2 min。PCR产物经 1.2%琼脂糖凝胶电泳
分离, 然后回收和纯化目的片段。按 Pmd18-T vector
试剂盒 (TaKaRa)说明 , 将回收纯化的目的片段与
Pmd18-T 载体连接, 转化 JM109 感受态大肠杆菌细
胞(Transgen), 挑取阳性克隆培养, 通过 PCR检测后
送 Invitrogen公司(上海)测序, 对每个目标片段检测
3个克隆。用 DNAman软件进行序列分析。
2 结果与分析
2.1 农家青稞淀粉颗粒结合蛋白组成及多态性
261份材料中共分离出 21种分子量(45~100 kD)
不同的 SGAPs条带(图 1)。除条带 7外都呈多态性,
分布频率为 0.4%~99.2% (表 1)。多态性条带主要集
中在分子量为 80~100、63~70和 45~58 kD的 A、B
和 D区, 其中 A区含条带 3、4、5、6, B区含条带 8、
9、10、11, D 区的多态性最丰富, 条带 13~21 在材
料中的分布频率为 10.3%~46.0%。C区的条带 12的
分子量约为 60 kD, 为 waxy蛋白。低直链淀粉材料
08-1128缺失该蛋白, 而从 Waxy Hector能分离出正
常丰度的 waxy蛋白; 从全糯材料 Yon M Kei中未分
离出 waxy 蛋白, 但从 08-1127 中能分离出 waxy 蛋
白; 我国材料中未发现此蛋白缺失类型。共发现 78
种 SGAPs组合带型(表 2), 其中 1和 3带型分布最丰
富。从每份材料检测出 8~12 种蛋白条带, 以 8、9
和 10种条带组成最多, 其频率分别为 54.4%、14.9%
和 9.6%。
2.2 GBSSI基因 5′前导序列长度多态性
利用 GBSSI 基因 5′前导序列引物, 在 236 份农
家品种中扩增出 800 bp和 1 000 bp两种特异片段(图
2), 其中 47份材料的扩增片段长度为 800 bp, 占
19.9%; 189份材料中扩增出 1 000 bp的片段, 分布
频率为 80.1%。低直链淀粉材料 08-1128 和 Waxy
Hector的扩增片段分别为 600 bp和 800 bp, 无直链
1150 作 物 学 报 第 38卷


图 1 青藏高原农家青稞淀粉颗粒结合蛋白的 SDS-PAGE图谱
Fig. 1 SDS-PAGE of starch granule-associated proteins of indigenous naked barley from Qinghai-Tibetan Plateau in China
A: 80-100 kD; B: 63-70 kD; C: 60 kD; D: 45-58 kD. M: Molecular weight standards; a: 08-1127; b: 08-1128; C: yf127 [2]; d: yf70 [2];
e: 011Z1557; f: 011Z1558; g: Yon M Kei; h: Waxy Hector; i: 011Z1240; j: 011Z1283; k: 011Z1323; l: 011Z1421; m: 011Z1350; n: 011Z286;
o: 011Z277; p: 011Z283; q: 011Z284.

表 1 淀粉颗粒结合蛋白条带的分子量大小和分布频率
Table 1 Molecular weight and frequencies of starch granule-associated proteins (SGAPs)
SGAP 分子量
Molecular weight (kD)
频率
Frequency (%)
SGAP 分子量
Molecular weight (kD)
频率
Frequency (%)
SGAP1 100.0 96.9 SGAP12 60.0 99.2
SGAP2 98.0 0.4 SGAP13 58.0 40.6
SGAP3 96.0 3.1 SGAP14 56.0 10.3
SGAP4 94.0 96.6 SGAP15 54.0 32.6
SGAP5 90.0 3.8 SGAP16 49.0 26.4
SGAP6 86.0 95.4 SGAP17 48.0 42.9
SGAP7 80.0 100.0 SGAP18 47.0 43.3
SGAP8 68.0 27.6 SGAP19 46.5 46.0
SGAP9 66.0 54.8 SGAP20 45.5 28.7
SGAP10 65.0 8.4 SGAP21 45.0 45.6
SGAP11 64.0 12.6

淀粉材料 Yon M Kei和 08-1127的扩增片段分别为
1 000 bp和 800 bp。
2.3 GBSSI基因 5′前导序列多态性
根据 5′前导序列特异扩增片段长度多态性及直
链淀粉含量差异, 共选取 12 份材料, 其中包括 5 份
直链淀粉含量小于 15%的低直链淀粉材料及 4 份国
外引进的糯性材料, 测其 GBSSI 基因 5′前导序列,
该序列含大麦 GBSSI 基因的上游调控序列、TATA
框、第 1 外显子和部分第 1 内含子序列。共检测到
32个多态性位点(表 3), 包含 9个 InDels, 23个 SNPs,
仅在 1 000 bp的片段中出现了 TTGCT和 CGAG缺
失。800 bp和 1 000 bp片段差异在于后者具有一个
191 bp 的插入片段, 该片段位于第 1 内含子处。
yf127、yf70、011Z1396和 09Z586中的 GBSSI基因
5′前导序列中存在多处特有的 SNP 突变, 外引材料
中仅 08-1128含有 403 bp的缺失, 国内材料中没有
出现该特异片段的缺失。
3 讨论
SGAPs 与淀粉代谢及淀粉品质密切相关, 所以
谷物籽粒淀粉颗粒结合蛋白质组的研究已受到高度
关注 [12-16]。潘志芬等 [3]已报道了栽培青稞的主要
SGAPs的组成, 并推测其对淀粉特性的影响。Wang
等[2]已对 2份青稞的 SGAPs进行了单向电泳蛋白条
带和双向电泳蛋白点的质谱鉴定, 发现了多种新的
SGAPs。本研究发现青藏高原农家青稞 SGAPs有 21
条, 多态性非常丰富, 其中蛋白带 2、3、5、10、11
在以前的研究中未见报道。农家青稞比栽培青稞中
的 SGAPs 组成更丰富, 且多态性更高, 其原因可能
是本研究的材料群体较大 , 材料来源覆盖地域广 ,
而且人为选择的干扰较小, 保留了其原始的独特性
和多样性。根据 Wang等[2]的报道, A区主要为淀粉
第 7期 王春萍等: 青藏高原青稞农家品种淀粉颗粒结合蛋白组成及 GBSSI基因 5′前导序列的多态性 1151


表 2 淀粉颗粒结合蛋白条带组合类型
Table 2 Types of patterns of starch granule-associated proteins (SGAPs) bands
带型
Banding pattern
SGAP组合类型
Type of SGAPs
带型
Banding pattern
SGAP组合类型
Type of SGAPs
1 1+4+6+7+8+12+13+15+17 40 1+4+6+7+8+12+14+15+19
2 1+4+6+7+8+12+15+17+21 41 1+4+6+7+8+12+13+15+17+20
3 1+4+6+7+9+12+18+19+21 42 1+4+6+7+8+12+13+15+17+19+20
4 1+4+6+7+9+12+16+20+21 43 1+4+6+7+8+12+13+15+17
5 1+4+6+7+12+14 44 1+4+6+7+8+12+13+15+17+19
6 1+4+6+7+12+13+18+19 45 1+4+6+7+9+12+16+19
7 1+4+6+7+12+16+18+21 46 1+4+6+7+9+12+13+17+18
8 1+4+6+7+12+13+15+17 47 1+4+6+7+9+12+13+17+20
9 3+6+7+8+12+13+15+17 48 1+4+6+7+9+12+13+16+17+20
10 3+6+7+9+12+16+20 49 1+4+6+7+12+13+16+18+20
11 3+7+9+12+16+18+20 50 1+4+6+7+12+13+15+18+19+20+21
12 1+3+6+7+9+12+13+18+19 51 1+4+6+7+12+15+18+20
13 3+7+9+12+13+18+19 52 1+4+6+7+12+16+18+19+20+21
14 3+6+7+12+13 53 1+4+6+7+12+16+17+20
15 1+4+6+7+9+11+12+18+19+21 54 1+4+6+7+12+13+14+19+21
16 1+4+6+7+9+11+12+15+19+21 55 1+4+6+7+12+14+16
17 1+4+6+7+9+11+12+13+16+17+19+21 56 1+4+6+7+12+15+17
18 1+4+6+7+9+10+12+13+16+17+19+21 57 1+4+6+7+9+11+12+16+17+20
19 1+4+6+7+12+16+18+20 58 1+4+6+7+9+11+12+13+15+16+17+19+20+21
20 1+4+6+7+9+11+12+13+16+18+20+21 59 1+4+6+7+9+11+12+13+16+17+19+20+21
21 1+4+6+7+10+12+17+19+20 60 1+4+6+7+9+11+12+14+17+18+19
22 1+4+5+7+9+12+16+17+19+20 61 1+4+6+7+8+9+12+16+18+19+20
23 1+4+6+7+9+12+13+16+18+20 62 1+4+6+7+8+9+12+14+15+18+19+20
24 1+4+6+7+9+10+12+13+17+18+20 63 1+4+6+7+8+9+12+13+15+17+19+20
25 1+4+6+7+10+12+17+18+20 64 1+4+6+7+8+9+12+13+15+17+20
26 1+4+6+7+8+9+12+13+15+17+18+19 65 1+4+6+7+9+10+12+14+16+17+19
27 1+4+6+7+10+12+16+18+20 66 1+4+6+7+9+10+12+13+17+20
28 1+4+6+7+9+12+13+17+19+20 67 1+4+6+7+9+10+12+14+17+19+20
29 1+4+6+7+12+15+17+20+21 68 1+4+6+7+9+10+12+16+17+19
30 1+4+6+7+8+9+12+13+15+17+20 69 1+4+6+7+9+10+12+13+16+17+20
31 1+4+6+7+9+12+16+18+19+20 70 1+4+6+7+9+10+12+13+16+18+21
32 1+4+6+7+9+10+12+13+16+17+19+20 71 1+4+5+7+9+12+13+16+17+18+19
33 1+4+6+7+9+12+13+18+19 72 1+4+5+7+16+17
34 1+4+6+7+10+12+17+20 73 1+4+5+7+12+15+16+18
35 1+4+6+7+10+12+16+17+20 74 1+4+5+7+14
36 1+4+6+7+8+12+14+15 75 2+4+5+7+8+12+13+15+17
37 1+4+6+7+8+12+14+15+17 76 1+4+5+7+12+14+15+17
38 1+4+6+7+8+12+13+16+19+21 77 1+4+5+7+8+12+14+15+17
39 1+4+6+7+8+12+14+15+17+19 78 1+4+5+7+9+12+13+16+18+20

图 2 青藏高原农家青稞 GBSSI基因 5′前导序列特异 PCR扩增片段
Fig. 2 Specific PCR fragments of GBSSI 5′ leader sequence in Qinghai-Tibetan indigenous naked barley
M: Trans 2K DNA marker; 1: 011Z525; 2: 011Z521; 3: 011Z522; 4: 011Z524; 5: 011Z538; 6: 011Z540; 7: 011Z541; 8: 011Z528; 9: 011Z545; 10:
011Z546; 11: 011Z547; 12: 011Z548; 13: 011Z550; 14: 011Z535; 15: 011Z552; 16: 011Z552; 17: 011Z553; 18: 011Z554; 19: 011Z536, 20: 08-1128.
1152 作 物 学 报 第 38卷

表 3 GBSSI基因 5′前导序列的多态性
Table 3 Polymorphism in 5′ leader sequence of GBSSI gene
Position 材料
Accession 86-90 120 134 144 158 160 165 175-179 218-221 276 357-360 363 375 425 434 477
Waxy Hector G G G G A A AGCGG G T G G A
08-1127 G G G G A A AGCGG G T G G A
Yon M Kei TTGCT G A G G A A CGAG TCAC G T G G C
yf127 G A G G A A TCAC G T G C C
yf70 G A G G A A TCAC G C C C C
011Z1396 TTGCT G A A G A A AGCGG TCAC G T G G C
011Z1337 TTGCT G A G G A A CGAG TCAC G T G G C
011Z895 G A G G A A TCAC G T C C C
09Z586 G A G G A A TCAC G T C C C
09Z543 TTGCT G A G G A A CGAG TCAC G T G G C
09Z540 TTGCT G A G G A A CGAG TCAC G T G G C
AB054055 TTGCT G A A A CGAG G TCAC A T G G C
AB054057 403 bp deletion (72-495)
08-1128 403 bp deletion (72-495)
X07931 G A G G G T G G A
Position 材料
Accession 496-506 540 555-559 562 579-580 584 607 614 656 670 752 766 788 797 802-992
Waxy Hector GCAGCCGGCCG C C AT T T T C C G
08-1127 GCAGCCGGCCG C C AT T T T C C G
Yon M Kei GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
yf 127 C GATTC G AT T T T C G G
yf 70 T GATTC G AT T T T C G G
011Z1396 GCAGCCGGCCG C GATTC G A A A C G G 191 bp insertion
011Z1337 GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
011Z895 C GATTC G AT T T T C G G
09Z586 C GATTC G AT T T T C G A A
09Z543 GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
09Z540 GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
AB054055 GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
AB054057 GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
08-1128 GCAGCCGGCCG C GATTC G AT T T T C G G 191 bp insertion
X07931 GCAGCCGGCCG C C AT T T T T A C C G
Position的起点从 5′引物第 1个碱基开始; 材料 yf127、yf70、011Z1396、011Z1337和 011Z895的直链淀粉含量都低于 15%; Waxy
Hector、08-1127、Yon M Kei、08-1128为从国外引进的糯性大麦; X07931、AB054055和 AB054057的序列都来源于 NCBI 核酸序列
数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/), 作为比对参考序列。
The start position is the first base of 5′, primer sequence. Amylose content of accessions yf127, yf70, 011Z1396, 011Z1337, and
011Z895 are lower than 15%. Waxy Hector, 08-1127, Yon M Kei, and 08-1128 are waxy barley varieties introduced from other countries.
Sequence information of X07931, AB054055, and AB054057 was from NCBI nucleotide sequence database (http://www.ncbi.nlm.nih.
gov/nuccore/).

合成酶, 材料间的 SGAPs的组成差异可能是造成淀
粉差异的原因; B区主要为肌动蛋白, 其是否影响淀
粉的合成目前还不清楚; D 区主要为 GBSSI 蛋白条
带, 可能与材料间直链淀粉含量的差异有关。新发
现的 SGAPs条带主要位于A区和D区, 可能与材料
间淀粉差异密切相关, 通过质谱对这些蛋白进一步
鉴定及研究种子发育中这些蛋白变化与淀粉特性间
的联系, 可更加明确其在淀粉代谢中的作用。另外,
waxy 蛋白缺失通常可作为鉴定直链淀粉含量极低
的生化标记[17], 但本研究中发现 60 kD左右的 GBSSI
第 7期 王春萍等: 青藏高原青稞农家品种淀粉颗粒结合蛋白组成及 GBSSI基因 5′前导序列的多态性 1153


蛋白条带有无与其直链淀粉含量极端变化并不相关,
可能与该蛋白酶的活性密切相关。
236 份农家青稞的 GBSSI 基因 5′前导序列共存
在 800 bp和 1 000 bp两种长度多态性, 含有 1 000 bp
的材料远远多于具有 800 bp的材料, Domon等[8]也
发现了相同的分布趋势。另外 2 个序列其他位点同
源性很高, 因此 800 bp片段可能是由 1 000 bp片段
缺失突变造成的。
对 8份农家青稞及 4份引进的糯性材料的
GBSSI 基因 5′前导序列的多态性分析, 共检测出 32
个多态性位点。与 Domon等[8]和 Patron等[9]的研究
比较, 大部分突变都相同, 如 TTGCT和 CGAG缺失
只在 1 000 bp的片段中出现, 基因序列中出现了 191
bp的插入, 造成了 800 bp和 1 000 bp长度差异等。
材料 yf127、yf70、011Z1396、09Z586 中出现了一
些特异的突变位点, 可通过研究这些材料种子发育
过程中 GBSSI基因的表达差异来探索这些突变是否
影响 GBSSI基因的功能。值得关注的是, Patron等[9]
发现 , 人工诱变的低直链淀粉大麦突变体是由于
GBSSI 基因编码区的点突变, 造成无活性的 GBSSI
蛋白或基因转录提前终止而成熟的 GBSSI蛋白产生,
而所有自然突变的低直链淀粉大麦的 GBSSI基因 5′
前导序列特异扩增片段都含有约 400 bp的缺失, 该
缺失片段含有 TATA 框和转录起始点, 改变了基因
的时空表达, 减少了 GBSSI 蛋白的含量, 从而使直
链淀粉合成的含量降低。而在我国青藏高原低直链
淀粉农家青稞中只扩增出 800 bp和 1 000 bp两种特
异片段, 未发现缺失 400 bp 片段的材料, 这表明可
能存在其他低直链淀粉大麦形成的机制。Patron等[9]
追溯其研究材料来源, 认为低直链淀粉性状可能都
来于一个共同祖先(同一份中国的低直链淀粉大麦)
的 GBSSI 基因, 这也表明可能存在其他低直链淀粉
大麦形成的分子机制。因此, 继续研究我国低直链
淀粉青稞的 GBSSI基因的分子结构、表达差异以及
GBSSI 蛋白的生理形成差异及酶活性, 有利于更全
面深入地了解低直链淀粉大麦的形成机制。
4 结论
青藏高原农家青稞 SGAPs组成独特而丰富, 并
具有广泛的多态性。261份青藏高原农家青稞中, 在
分子量约为 45~100 kD 区域, 多态性主要分布于淀
粉合成酶区域、肌动蛋白区域和 GBSSI蛋白条带区
域。236 份青藏高原农家青稞的 GBSSI 基因 5′前导
序列只存在 800 bp和 1 000 bp两种长度多态性, 含
有 1 000 bp的材料较多, 占供试材料的 80.1%。青藏
高原农家青稞 GBSSI基因 5′前导序列中存在特有的
序列差异。在青藏高原农家青稞的低直链淀粉材料
中没有发现约 400 bp的片段缺失, 表明这些材料可
能有新的低直链淀粉形成机制。
References
[1] Paul M B. Starch granule-associated proteins and polypeptides: a
review. Starch, 2001, 53: 475–503
[2] Wang C P, Pan Z F, Nima Z X, Tang Y W, Cai P, Liang J J, Deng
G B, Long H, Yu M Q. Starch granule-associated proteins of
hull-less barley (Hordeum vulgare L.) from the Qinghai-Tibet
Plateau in China. J Sci Food Agric, 2011, 91: 616–624
[3] Pan Z-F(潘志芬), Zou Y-X(邹奕星), Zhao T(赵桃), Deng
G-B(邓光兵), Zhai X-G(翟旭光), Wu F(吴芳), Yu M-Q(余懋
群). SGP polymorphism in cultivated naked barley from Qing-
hai- Tibet Plateau in China and the relationship between SGPs
and starch content. Hereditas (遗传), 2007, 29(5): 599–606 (in
Chinese with English abstract)
[4] Ge H F, Wang Z Y, Hong M M. A 31 bp fragment within the 5′
upstream region of rice waxy gene enhances gene expression.
Acta Phytophysiol Sin, 2000, 26: 159–163
[5] Van de Wal M H B J, Jacobsen E, Visser R G F. Multiple allelism
as a control mechanism in metabolic pathways: GBSSI allelic
composition affects the activity of granule-bound starch synthase
I and starch composition in potato. Mol Genet Genomics, 2001,
265: 1011–1021
[6] Zhu C-M(朱彩梅), Zhang J(张京). Single nucleotide polymor-
phism of Wx gene associated with amylose content in barley
germplasm. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2010, 43(5): 889–898
(in Chinese with English abstract)
[7] Wu K-L(吴昆仑), Zhao Y(赵媛), Chi D-Z(迟德钊). Relationship
between polymorphism of Wx gene and amylose content in
hull-less barley. Acta Agron Sin (作物学报), 2012, 38(1): 71–79
(in Chinese with English abstract)
[8] Domon E, Fuijita M, Ishikawa N. The insertion/deletion
polymorphisms in the waxy gene of barley genetic resources
from East Asia. Theor Appl Genet, 2002, 104: 132–138
[9] Patron N J, Smith A M, Fahy B F, Hylton C M, Naldrett M J,
Rossnagel M J, Denyer K. The altered pattern of amylose accu-
mulation in the endosperm of low-amylose barley cultivars is at-
tributable to a single mutant allele of granule-bound starch syn-
thase I with a deletion in 5′-non-coding region. Plant Physiol,
1154 作 物 学 报 第 38卷

2002, 130: 190–198
[10] Pan Z-F(潘志芬), Deng G-B(邓光兵), Yu M-Q(余懋群). An im-
proved 1D-SDS-PAGE method for identification of wheat waxy
protein. Chin J Appl Environ Biol (环境与应用生物学报), 2000,
6(5): 487–489 (in Chinese with English abstract)
[11] Wang G-L(王关林), Fang H-J(方宏筠). Theory of Plant Genetic
Engineering (植物基因工程原理), 2nd edn. Beijing: Science
Press, 2005 (in Chinese)
[12] Peng M, Gao M, Båga M, Hucl P, Chibbar R N. Starch-branch-
ing enzymes preferentially associated with A-type starch gra-
nules in wheat endosperm. Plant Physiol, 2000, 124: 265–272
[13] Borén M, Larsson H, Falk A, Jansson C. The barley starch gran-
ule proteome-internalized granule polypeptides of the mature
endosperm. Plant Sci, 2004, 166: 617–626
[14] Regina A, Kosar-Hashemi B, Li Z, Pedler A, Mukai Y, Yama-
moto M, Gale K, Sharp P J, Morell M K, Rahman S. Starch
branching enzyme IIb in wheat is expressed at low levels in the
endosperm compared to other cereals and encoded at a non-syn-
thetic locus. Planta, 2005, 222: 899–909
[15] Alexander R D, Morris P C. A proteomic analysis of 14-3-3 bind-
ing proteins from developing barley grains. Proteomics, 2006, 6:
1886–1896
[16] Hennen-Bierwagen T A, Lin Q H, Grimaud F, Planchot V, Peter L
K, Martha G J, Alan M M. Proteins from multiple metabolic path-
ways associate with starch biosynthetic enzymes in high molecular
weight complexes: a model for regulation of carbon allocation in
maize amyloplasts. Plant Physiol, 2009, 149: 1541–1559
[17] Miural H, Sugawara A. Effects of the three Wx genes on amylose
synthesis in wheat endosperm. Theor Appl Genet, 1996, 93:
1066–1070