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作物学报 2011年第4期37卷 717-722页

作者：田孟祥陈涛张亚东朱镇赵庆勇周丽慧姚姝王艳平王才林江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心江苏南京210014 南京农业大学农学院江苏南京210095

谷蛋白是水稻胚乳中主要的贮藏蛋白,约占总蛋白的80%。谷蛋白最初在粗糙内质网表面以57kD前体的形式合成,这些前体经加工转运等过程,最终沉积在第二类蛋白体PB-II中,裂解为成熟的酸碱性亚基。任一谷蛋白转运步骤的缺陷都有可能导致谷蛋... 详细信息

谷蛋白是水稻胚乳中主要的贮藏蛋白,约占总蛋白的80%。谷蛋白最初在粗糙内质网表面以57kD前体的形式合成,这些前体经加工转运等过程,最终沉积在第二类蛋白体PB-II中,裂解为成熟的酸碱性亚基。任一谷蛋白转运步骤的缺陷都有可能导致谷蛋白57kD前体的积累,形成谷蛋白前体增加突变体,即57h突变体。细老鼠牙是一个57h自然突变体,其57kD谷蛋白前体增加而相应的37~39kD酸性和22~23kD碱性亚基减少,此外,该突变体还表现为13kD醇溶蛋白大大增加。本研究以细老鼠牙与武运粳7号、02428杂交获得的F2群体为材料,对57h突变体进行遗传分析和基因定位,结果表明,细老鼠牙的57h突变性状受1对隐性核基因控制,暂命名为glup-t。利用简单重复序列（simple sequence repeat,SSR）、插入缺失（insertion deletion,Indel）和酶切扩增多态性序列（cleaved ampli-fied polymorphic sequence,CAPS）等分子标记的方法,将该突变基因glup-t定位在水稻第4染色体长臂上的CAPS4-3与Indel4-7、Indel4-8之间,遗传距离均为0.26cM。

关键词：水稻谷蛋白 57h突变体 glup-t 基因定位

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水稻57h突变体系列的胚乳储藏蛋白质表型多样性及其分类(英文)

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植物研究 2010年第3期30卷 283-288页

作者：田怀东张变香山西大学生命科学学院太原030006 山西大学化学化工学院太原030006

种子储藏蛋白质主要由谷蛋白、醇溶谷蛋白和球蛋白组成。这些蛋白质在种子发育期被合成后,经过区室化过程,被蓄积在胚乳中。本研究系统分析了水稻57h突变体的表型多样性,旨在为胚乳储藏蛋白质的遗传调节机制的全面解明展示一个新的前景... 详细信息

种子储藏蛋白质主要由谷蛋白、醇溶谷蛋白和球蛋白组成。这些蛋白质在种子发育期被合成后,经过区室化过程,被蓄积在胚乳中。本研究系统分析了水稻57h突变体的表型多样性,旨在为胚乳储藏蛋白质的遗传调节机制的全面解明展示一个新的前景。胚乳蛋白质的SDS-PAGE分析和免疫印迹分析显示了高量含有57kD谷蛋白前体的水稻57h突变体系列具有多样的储藏蛋白质表型。基于其表型的多样性,57h突变体系列被分成了三种类型。与野生型水稻品种相比,所有的类型Ⅰ突变体(glup4,glup6,Glup5,esp2)不仅高量蓄积谷蛋白前体、少量蓄积成熟型谷蛋白的40kD酸性亚基和20kD碱性亚基,而且显著减少了13kD醇溶谷蛋白b组分和26kDa球蛋白的蓄积;类型Ⅱ突变体(Glup1,glup2)不仅高量蓄积谷蛋白前体,还减少了26kDa球蛋白的蓄积;类型Ⅲ突变体(glup3)除了高量蓄积谷蛋白前体、少量蓄积成熟型谷蛋白亚基之外,并没有减少其它储藏蛋白质的蓄积。结果指出了57h变异系列对储藏蛋白的蓄积具有多样的影响,实质上是关于储藏蛋白质区室化的遗传体系。并就该遗传体系对储藏蛋白质的翻译后区室化及其营养性状的可能的影响进行了讨论。

关键词：水稻 57h突变体储藏蛋白质多样性

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水稻57h谷蛋白突变体的谷蛋白含量分析

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江苏农业科学 2009年第6期37卷 34-35,54页

作者：王艳平田孟祥汤陵华方先文王才林江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心江苏南京210014 南京农业大学农学院江苏南京210095

采用SDS-PAGE电泳对2份57h谷蛋白突变体的谷蛋白含量进行测定,结果表明,2份57h突变体的谷蛋白前体增加而相应的成熟酸碱亚基明显减少。利用考马斯亮蓝G-250法经过3年的测定,结果发现2个突变体谷蛋白含量与对照品种W3660无显著差异,但谷... 详细信息

采用SDS-PAGE电泳对2份57h谷蛋白突变体的谷蛋白含量进行测定,结果表明,2份57h突变体的谷蛋白前体增加而相应的成熟酸碱亚基明显减少。利用考马斯亮蓝G-250法经过3年的测定,结果发现2个突变体谷蛋白含量与对照品种W3660无显著差异,但谷蛋白含量较低,这与SDS-PAGE测定的谷蛋白成熟的酸碱性亚基含量减少的结果相一致。

关键词：水稻 57h突变体谷蛋白含量

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水稻谷蛋白57 kDa前体积累突变体n47的表型分析及基因的精细定位

水稻谷蛋白57 kDa前体积累突变体n47的表型分析及基因的精细定位

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作者：薛梦瑶南京农业大学

学位级别：硕士

水稻是世界上重要的粮食作物之一,约有半数的人口以水稻为主食。谷蛋白是水稻籽粒中最重要的储藏蛋白,占胚乳总蛋白含量的60%以上。编码谷蛋白的基因转录出的mRNA在内质网表面多聚核糖体翻译,并以共翻译转运的形式进入内质网腔,形成57kD... 详细信息

水稻是世界上重要的粮食作物之一,约有半数的人口以水稻为主食。谷蛋白是水稻籽粒中最重要的储藏蛋白,占胚乳总蛋白含量的60%以上。编码谷蛋白的基因转录出的mRNA在内质网表面多聚核糖体翻译,并以共翻译转运的形式进入内质网腔,形成57kDa的前体蛋白,其经过一系列的蛋白折叠和加工后由内质网（Endoplasmic Reticulum,ER）进入高尔基体,随后在致密囊泡（Dense vesicle,DV）的介导下,57 kDa前体转运入蛋白贮藏液泡（Protein storage vacuole,PSV）中,并剪切为成熟的酸性及碱性亚基,最终以蛋白体的形式积累在胚乳细胞中。谷蛋白转运及加工异常均会导致成熟胚乳中谷蛋白57kDa前体的积累,这类材料被称为57h突变体,它们是研究谷蛋白转运途径的良好的材料。虽然许多谷蛋白结构基因已经得到克隆,对谷蛋白的表达调控研究也相对清楚,但人们对谷蛋白的合成、转运和沉积等过程仍然缺少足够的了解。对谷蛋白57h突变体的鉴定及目的基因的克隆与功能分析,对解析谷蛋白转运的分子网路途径及水稻蛋白品质改良具有重要的意义。本研究从N22辐射诱变体库中筛选出了一个新的57h突变体n47,并对其进行了详细的表型鉴定和目的基因的精细定位。主要研究结果如下:1、与野生型相比,n47突变体的胚乳粉质,且后代纯合致死。种子千粒重下降约20%,粒长、粒宽、粒厚等变化不显著。2、扫描电镜观察发现,n47突变体成熟种子胚乳内的淀粉颗粒形态异常,排列松散,颗粒之间存在较大空隙。透射电镜观察发现,n47突变体胚乳的核糖体被包裹,内质网中形成部分空泡状结构,有少量壁旁体（Paramural body,PMB）出现,并且产生具有 PBⅠ（Protein body Ⅰ）和 PBⅡ（Protein body Ⅱ）两种蛋白体的结构。3、与野生型相比,n47突变体的理化性质发生了一定的改变,种子胚乳中蛋白和脂肪含量均显著降低,而总淀粉和直链淀粉含量并无显著差异。同时,n47淀粉黏度特性（峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度及消减值等）也没有发生显著变异。4、SDS-PAGE及Immunoblotting分析表明,n47突变体胚乳中57 kDa谷蛋白前体含量显著增加,而醇溶蛋白和球蛋白含量则没有明显的变化。此外,突变体中结合蛋白（Binding Protein,BIP）、蛋白质二硫异构酶（Protein disulfide isomerase,PDI）和 Sar1b亚基的含量均有所上调,而Sec23c的含量则没有显著差异。5、遗传分析表明,n47突变体的表型变异是由一对隐性基因所控制的。利用n47与日本晴杂交构建的F2分离群体,将突变位点定位于第11号染色体约196 kb的区间内,其中包含12个开放阅读框。本研究为n47中突变基因的克隆和功能鉴定奠定了基础。

关键词：水稻谷蛋白 57h突变体表型分析基因定位

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水稻glup-t基因的精细定位及Lgc1基因分子标记的开发

水稻glup-t基因的精细定位及Lgc1基因分子标记的开发

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作者：田孟祥南京农业大学

学位级别：硕士

水稻种子在胚乳中积累了大量的贮藏蛋白,其中以谷蛋白的含量居多,约占总蛋白的80%,且易于被人体消化吸收,是人类重要的蛋白质营养来源。任何对谷蛋白含量和组成的改变均会引起稻米品质的变化,开展谷蛋白相关的研究具有着重要的意义。水... 详细信息

水稻种子在胚乳中积累了大量的贮藏蛋白,其中以谷蛋白的含量居多,约占总蛋白的80%,且易于被人体消化吸收,是人类重要的蛋白质营养来源。任何对谷蛋白含量和组成的改变均会引起稻米品质的变化,开展谷蛋白相关的研究具有着重要的意义。水稻谷蛋白首先在内质网表面以57kD前体的形式合成,再转运至蛋白贮藏液泡中,最终大量的前体裂解为成熟的37-39kD酸性亚基和22-23kD碱性亚基。任一谷蛋白转运途径的缺陷都有可能导致谷蛋白前体的大量积累,形成高含量的57kD谷蛋白突变体,即57h（high amount of57kD）突变体,因此,该类型的突变体是研究谷蛋白调控机制的重要材料。通过种质资源的筛选我们获得了一份57h自然突变体细老鼠牙,本论文对其研究情况进行了报道。此外,我们还对低谷蛋白含量Lgcl基因设计了用于分子辅助选择的标记。主要研究结果如下： 1.种子总蛋白的SDS-PAGE电泳图谱表明,与野生型水稻品种相比,突变体细老鼠牙积累了大量的57kD谷蛋白前体,而成熟的酸性亚基和碱性亚基明显减少。另外,细老鼠牙的13kD醇溶蛋白也大幅度增加。 2.将细老鼠牙分别与广亲和的粳稻品种02428和常规粳稻品种武运粳7号进行正反交,F1种子总蛋白表现为野生型,4个F2群体中中野生型与突变型呈3：1的分离比例。以上结果表明,突变体细老鼠牙的57h突变性状受一对隐性基因控制,暂命名为glup-t基因。 3.以细老鼠牙/02428的F2植株作为定位群体。通过F2种子总蛋白的SDS-PAGE电泳筛选隐性单株组成定位群体。随机选取92个隐性单株,应用SSR标记,将细老鼠牙的57h突变基因glup-t初步定位于第4染色体长臂上的SSR标记RM3735和RM5714之间,遗传距离分别为2.22cM和2.81cM。 4.为了进一步精细定位突变基因,我们先后开发了新的SSR、Indel及CAPS（?）（?）记,并将定位群体放大到388个隐性单株,最终将glup-t基因精细定位于第4染色体长臂的BAC克隆OSJNBa0091D06上的Indel4-7、Inde14-8和CAPS4-3之间,标记与目标基因的遗传距离均为0.26cM,覆盖约115kb的物理距离。候选基因序列对比发现,glup-t基因可能与glup-3/osvpeI等位：测序表明,均是发生了单核苷酸的突变但glup-t的突变位点与它们的不同。在glup-t中,突变位置为第275位的丝氨酸变为天门冬酰胺。可见,glup-t是glup-3/osvpe1的一个新等位基因。根据突变体glup-t与野生型存在的单核苷酸差异,设计了由三个引物组成的PCR扩增反应体系,经检测可区分出突变型、野生型及杂合型,可将其用于glup-t基因的分子标记辅助选择。 5.低谷蛋白稻米是肾脏病人较有效的食疗辅助品,培育低谷蛋白功能性水稻品种具有重大的意义。低谷蛋白含量Lgcl基因作为培育低谷蛋白功能性水稻品种的优质资源,受到了育种家的青睐。为提高Lgcl基因分子标记辅助选择的准确性,我们根据其突变体在两个谷蛋白基因GluB-4和GluB-5间的碱基缺失,设计出了Lgcl的2个插入缺失标记Indel-Lgc1-A和Indel-Lgc1-B。利用Indel标记对W3660（Lgc1（?）（?）谷蛋白品种）/南粳46（谷蛋白正常品种）的F2分离群体和其他12份谷蛋白正常水稻品种进行检测验证。依据其PCR扩增产物的电泳带型,可准确地区分出低谷蛋白纯合基因型、谷蛋白正常纯合基因型和杂合基因型3种带型,且3种带型与其植株或品种相应的蛋白性状表现完全一致,表明这两个Indel标记可用于Lgc1基因的鉴定以及分子辅助育种。

关键词：谷蛋白 57h突变体基因定位 glup-t Lgc1 分子标记辅助选择

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稻米蛋白品质形成的分子机制研究

稻米蛋白品质形成的分子机制研究

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2016年全国植物生物学大会

作者：王益华任玉龙刘峰王云龙江玲王海洋鲍依群万建民南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室中国农业科学院作物科学研究所

水稻种子中积累大量的储藏蛋白作为种子萌发及幼苗发育的营养来源,同时稻米中的蛋白质含量和组成对稻米品质有着重要的影响。稻米中的储藏蛋白包括谷蛋白,醇溶蛋白和球蛋白,其中谷蛋白含量占60-80%,且谷蛋白能够被人体消化吸收,是遗传... 详细信息

水稻种子中积累大量的储藏蛋白作为种子萌发及幼苗发育的营养来源,同时稻米中的蛋白质含量和组成对稻米品质有着重要的影响。稻米中的储藏蛋白包括谷蛋白,醇溶蛋白和球蛋白,其中谷蛋白含量占60-80%,且谷蛋白能够被人体消化吸收,是遗传改良稻米蛋白品质的首选目标。前人的研究已经克隆了几乎所有的谷蛋白结构基因,相应的表达调控研究也较为深入,但谷蛋白57k Da前体必须经过复杂的分选途径才能进入蛋白体II(Protein Body II,PBII),最终以40k Da的酸性亚基和20k Da的碱性亚基的形式贮存,目前对谷蛋白翻译后的转运途径研究甚少。我们通过大规模的筛选获得了一批谷蛋白前体增加突变体(glutelin precursor accumulation,gpa),并采用图位克隆的策略获得多个谷蛋白转运关键因子,包括Os PDIL1-1,Os VPE1,GPA1/Os Rab5a,GPA2/Os VPS9a,GPA3和GPA4/Os Got1。上述因子分别作用于蛋白转运过程的各个节点:其中Os PDIL1-1负责内质网内谷蛋白的正确折叠;GPA4/Os Got1负责调控谷蛋白由COPII(Coat Protein Complex II)介导的从ER到Golgi的正向运输;GPA1/Os Rab5a,GPA2/Os VPS9a和GPA3三个因子形成复合体,协同调控由致密囊泡(Dense Vesicle,DV)介导的谷蛋白后高尔基体的分选;而Os VPE1则作用于最下游,负责57k Da谷蛋白前体在PBII中的酶切成熟。上述因子的克隆和鉴定,提高了人们对植物细胞内蛋白运输路径的认识,为最终培育蛋白质含量各异、适合不同人群的水稻新品种奠定理论基础。

关键词：水稻品质 57h突变体谷蛋白运输

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