项目文章 l 四川农业大学研究团队发现Qc5等位基因提高小麦面包品质的调控机制

2022-08-30 01:32:32, 欧易生物 上海欧易生物医学科技有限公司



前言


普通小麦(Triticum aestivum L.)是一种具有独特加工品质的重要粮食作物。其独特的加工质量来源于小麦种子贮藏蛋白(SSPs),包括麦胶蛋白和谷氨酸蛋白(即谷蛋白),其中麦胶蛋白可以增强面团的粘性,而谷蛋白可以增强面团的弹性。SSP含量(即籽粒蛋白质含量;GPC)和组成是影响小麦加工质量的关键因素,从而影响小麦价格。因此,阐明介导SSP合成的机制是有必要的。


小麦谷蛋白由高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)组成,小麦SPA(storage protein activator)蛋白可以激活小麦HMW-GS和LMW-GS相关基因的转录,促进SSP积累。而小麦SPR(storage protein repressor)蛋白,属于NAC家族的TF,可以抑制SSP蛋白积累。


2022年7月,四川农业大学研究团队在International Journal of Molecular Sciences上发表了题为“The Qc5 Allele Increases Wheat Bread-Making Quality by Regulating SPA and SPR”的研究论文,该研究发现了一个由错义突变产生的新的Q等位基因Qc5,通过性状分离观察发现单基因座的突变,影响了小麦穗密度和株高等性状,通过酵母双杂交筛选和转录组测序等实验,发现Qc5可以影响Q蛋白与SPA间的相互作用,并通过抑制SPR表达增加小麦SSP蛋白积累,提高面包品质。


该项目中所用的小麦酵母文库欧易生物构建。



本研究作者通过对比野生型小麦和普通小麦突变株系R-Cp5-1,发现突变株较野生型小麦矮、穗密度更高,但穗数、粒数、分蘖数没有显著差异。通过F2代分离比以及与S-Cp1-1突变体比较等,发现突变性状是由单基因座Cp5控制的。通过对R-Cp5-1的Q 基因克隆,序列比对和表达分析,发现在miRNA172结合区位点附近存在1个错义突变,产生的新的Q等位基因被命名为Qc5,且表达量高于野生型中的Q等位基因。对蛋白结构分析发现,相比Q蛋白,Qc5存在更多的氨基酸残基,可以在改变区域形成一个α-螺旋。


为了确定Qc5是否影响小麦加工质量,研究者比较了R-Cp5-1和WT的质量相关参数,发现R-Cp5-1的GPC值、湿面筋含量和Zeleny沉降值均高于WT,粒型小于WT,R-Cp5-1的平均面包体积比WT大20%等


为阐明Q基因对小麦面包品质影响的机制,研究者以Q蛋白为诱饵通过酵母杂交筛选开花后14天小麦种子文库,结果共筛选到6个与Q蛋白互作的转录因子,其中1个为SPA。进一步研究发现,Qc5与SPA间的相互作用弱于Q蛋白与SPA的互作强度,且Q到Qc5的突变增强了SPA对LMW-GS基因表达的激活作用。


此外,通过分析R-Cp5-1和 WT的转录组数据,发现SPR表达量在两个样本间存在显著差异,说明Q蛋白通过调节SPR的表达来调控SSP基因的表达,通过qRT-PCR对此进行了验证。


Qc5等位基因对小麦性状及面包品质的影响


doi:org/10.3390/ijms23147581


猜你想看

1、【一些概念】关于SNP

2、酵母杂交Tips4_蛋白跨膜域预

3、【一些概念】关于突变

4、酵母杂交Tips3_酵母双杂交诱饵载体选择

END

排版人:小久


原创声明:本文由欧易生物(OEBIOTECH)学术团队报道,本文著作权归文章作者所有。欢迎个人转发及分享,未经作者的允许禁止转载。

点击“阅读全文” 收获更多精彩


  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2023 ANTPEDIA, All Rights Reserved