全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 25(4)：372—374 2005年 7月
带芒草属物种新型高分子量
谷蛋白亚基的鉴定
颜泽洪，代寿芬，魏育明，郑有良
(四川农业大学小麦研究所 ，四川都江堰 611830)
摘 要：采用 SDS-PAGE方法对牧草带芒草属 3个种 8份材料的高分子量谷蛋白进行了检测和鉴定．结果
显示。带芒草物种具有的高分子量谷蛋白亚基与普通小麦中发现的不一样。其迁移率存在较大差异．其中·X
塑亚基均比Dx2亚基迁移率小或接近。Y塑亚基均比Dxl2亚基迁移率大．8份材料中共发现了4种X型亚基
新类型(Taxl。Tax2。Tax3和Tax4)。5种Y塑亚基新类型(Tayl。Tay2。Tay3。Tay4和 Tay5)和6种亚基组合
类型(Taxl+Tay3，Tax3+ray2，Tax4+Tayl，Taxl+Tayl，Tax2-Jr-Tay5，Tax4+Tay2)，该项研究结果揭示
了带芒草属植物可能具有与普通小麦类似的高分子量谷蛋白亚基。这些亚基在小麦品质遗传改良中具有潜在
的利用价值．
关键词：带芒草属；高分子量谷蛋白亚基；SDS-PAGE分析
中图分类号 ：Q512 文献标识码：A 文章编号：1000-3142(2005)04-0372-03
Identi fication of novel high molecular weight
glutenin subunits from Taeniatherum
YAN Ze—hong，DAI Shou—fen，W EI Yu—ming，ZHENG You—liang
(Triticeae Research Institute，Sichuan Agricaltural University．Dujiangyan 6 1 1 830，China)
Abstract：Eight accessions of 3 species of Taeniatherum were used for investigating high molecular weight glu—
tenin subunits variations．High molecular weight glutenin subunits of Taeniatherum were found tO be diffe：rent
from those of wheat，especially in terms of electrophoresis mobilities in SDS-PAGE．The mobilities of X type
subunits of Taeniatherum were slower or close tO that of Dx2 of wheat，and those of Y type subunits were faS-
ter than that of Dyl2 of wheat．Four X aleles(Taxl，Tax2，Tax3。Tax4)and 5 Y aleles(Tayl，Tay2，Tay3，
Tay4，ray5)and 6 typ es of subunits combinations(Tax1+ Tay3，Tax3+ Tay2，Tax4+ Tayl，Tax1+ Tayl，
Tax2+Tay5．Tax4+Tay2)were found in 8 accessions．Our results indicated that Taeniatherum species may
contain HMW glutenin suhunits similar tO those of wheat and the Taeniatherum suhunits may potentialy be
used for improving the end use qualities of wheat．
Key words：Taeniatherum；high molecular weight glutenin sdbunits；SDs．PAGE analysis
小麦族(Triticeae)是禾本科的一个重要的族，
包括小麦及其近缘属，在小麦的近缘属中有很多改
t~1,麦产量和品质性状的可供利用的基因。
高分子量麦谷蛋白是小麦及其近源物种中的一
种非常重要的种子贮藏蛋白，与种子的生理功能密
切相关，为种子发芽提供能量储备(Peter等，1995)。
在普通小麦中，高分子量麦谷蛋白的编码基因
位于第 l同源群染色体(1A、lB和 1D)的长臂，统称
为Glu-1(Payne等，1980，1982)。决定这组高分子
量麦谷蛋白亚基的基因位点在 3条染色体上分别被
收稿 日期：2004-02—06 修订 日期 ：2004一l1—2O
基金项目：高等学校优秀博士论文作者专项基金(200458)；国家自然科学基金(30370882)；四川省青年基金资助．
作者简介：颜泽洪(1970一)．男．重庆石柱县人．翻研究员，从事小麦遗传与育种研究．E-mail~zhyanl04@163．oDm
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4期 颜泽洪等：带芒草属物种新型高分子量谷蛋白亚基的鉴定 373
定名为 Glu—A1，Glu—B1和 Glu—D1。每个基因位点
内包含两个 紧密连锁 的基 因 (Payne等，1980，
1982)。一个编码分子量较大的亚基 ，即 x亚基 。另
一 个编码分子量较小的亚基，即y亚基。由于基因
沉默效应，普通小麦品种中通常有 3～5个可以表达
的高分子量谷蛋白亚基(Payne等，1980，1982)。每
一 个基因位点内的 x和 Y型亚基又有多种等位变异
形式(Payne等 ，1980，1982)。
在小麦面粉的加工品质中，高分子量谷蛋白亚
基的组成和含量具有至关重要的决定作用。特别是
与面包烘烤的弹性有关(Peter等，1995)。
在小麦族的物种中，已经报道具有高分子量谷
蛋白的有，小麦属(Titicum)(Payne等，1980)、山羊
草属 (Aegilops)(Xie等，2001)、黑麦属(Secale)
(Shewry等，1985)、大麦属(Hordeum)(Shewry等，
1983)、簇毛麦属(Dayapyrum)(Zhong等，1993)、
偃麦草属(Elytriga)(Lawrence等，1981)等。但对
于其它的一些近缘属物种，特别是一些牧草，目前尚
未见报道其是否具有高分子量谷蛋白，如果有，它们
是否与普通小麦中发现的高分子量谷蛋白基因具有
类似和相近的功能?
带芒 草属 (Taeniatherum Nevski，染 色体组
TaTa，2n=2x=14)是小麦族的成员之一，小麦的近
缘属。为一年生草本植物，是一种重要的牧草。分
布在法国南部、意大利、匈牙利、保加利亚、罗马尼
亚、伊朗、阿富汗、土耳其等地。本属具有三个相近
的种 ，即女妖头带芒草 (Taeniatherurn caput—medu一
3ae L．Nevski)、长发带芒草(Ta．crinitum Schreber
Nevski)和 糙 稃 带 芒 草 (Ta．asperum Simonkai
Nevski)，均为二倍体。
在本研究中，我们对带芒草属物种高分子量谷
蛋白亚基进行了检测和鉴定，表明在未见报道有高
分子量谷蛋白亚基的带芒草属物种有分布。这为认
识和利用带芒草属物种中的高分子量谷蛋白亚基奠
定了基础。同时 ，也开辟了一些牧草的新用途 ，即可
将其中的谷蛋白基因转移到普通小麦以改良小麦的
品质。
1 材料与方法
带芒草属的3个种均被用于高分子量谷蛋白亚
基检测与鉴定。其中，女妖头带芒草(Ta．caput-
medusae L．Nevski)3份 、长发带芒草(Ta．crinitum
Schreber Nevski)3份和糙稃带芒草(Ta．asperum
Simonkai Nevski)2份。以普通小麦品种川育 12
(高分子量谷蛋白亚基组成 1，7+8，5+10)和中国
春(高分子量谷蛋白亚基组成 7+8，2+12)作为对
照，所有试验材料见表 1，所有带芒草均由美国国家
基因库(USDA)提供。
取半粒种子磨碎成细粉后加入 250 L提取液
(0．062 5 mM Tris—Hcl pH6．8，2 v／V SDS，10
v／VGlycerol，2 V／V mercaptoethanol和 0．002
V／V bromophenol blue)其间混匀几次。10 000
rpm离心 5 min，取上清用于 SDS—PAGE分析。电
泳在 Bio—Rad mini—protean 3 cel仪器上进行，胶浓
度为 1O％，恒流 20 mA直至溴酚蓝迁移出凝胶 3O
min。用 1 coomsssieTM briliant blue R一250染色，
用数码相机记录结果。
表 l 试验材料及来源
Table 1 Materials and their origin
2 结果与分析
在 8份带芒草材料中均检测到高分子量谷蛋白
亚基(图 1)。由于在此前没有对该物种高分子量谷
蛋白亚基的报道，为了说明其蛋白亚基的特征，根据
SDS—PAGE迁移率的差异，参照普通小麦中命名
高分子量谷蛋白亚基的方法，按迁移率由小到大的
顺序，加上带芒草的属名的前 2个字母，将迁移率最
小的 X型亚基命名为 Tax1，最小的Y型亚基命名为
为Tayl。依次类推。共发现 4种 X型亚基的等位
变异 ，即 Tax1，Tax2，Tax3和 Tax4。它们均比 Dx2
亚基迁移率小或接近．4种 Y型亚基的等位变异，
分别是 Tayl，Tay2，Tay3，Tay4，Tay5，它们均比
Dxl2亚基迁移率大。6种亚基组合类型，Taxl+
Tay3，Tax3+ Tay2，Tax4+ Tayl，Taxl+ Tayl，
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374 广 西 植 物 2j卷
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图 l 带芒草物种高分子量谷蛋白亚基检测结果
Fig． 1 SDS-PAGE analys~s af high molecular
weight g[utenin subunits in Taeniatherum
3 讨论
无 容置疑 ．优 良牧草 的主要用途是 作为牲畜的
饲料。但是．由于人们对小麦旗资源的认识有限，特
别是对一些与普通小麦亲缘关系较远的物种更是如
此 由于通过常规方法要将这些物种中的基因转移
到普通 小麦中不容易实 现 因而 ，目前还很少 有人
会将它们用作改良普通小麦品质的基因源
而在本研究中．通过 SDS PAGE方法，我们证
实了带芒草物种具有高分子量谷蛋白亚基，其 x型
亚基的迁移 率与普通 小麦 Dx2亚基接 近或更 慢，Y
型亚基的迁 移率 比普通 小麦 Dyl 2亚基 的迁移率更
快：在 8『}j材料中检测 到 4种 x型亚基 变异 ．5种 Y
型亚基变异，6种 亚基组台 这说 明带芒草 物种具
有类型丰富的高分子量谷蛋白 虽然目前尚不清楚
这些高分子量谷蛋白亚基新变异类型的结构特点，
但将它们用于改良普通小麦加工品质的改良是非常
有潜力的
在小麦和山羊草属等物种中克隆新的高分子量
谷蛋白 基 因的 分 子 克隆 技 术 体 系已 经 获 得成 功
(Yon等，2002)．以高分子量谷蛋白基因作为转基因
基因源的表达载体的构建完成以及转基因技术体系
的建立(Fredy等，】996；Francisco等，1 997)，为利
用类似的方法来 认识和利 用这些 尚未被发掘利用 的
高分子量咎蛋白亚基新类型提供了可能。我们已经
对带芒草属的其中一个居群所拥有的x和Y型高分
子量谷蛋白亚基基因进行了克隆和序列测定(另文
报道)，在普通小麦遗传背景中过量地表达这类谷蛋
白新基固的转基因研究正在进行之中。
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