[发明专利]一种改良小麦品质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改良小麦品质的方法。 

背景技术

小麦是一种异源六倍体作物，包含A、B和D三个基因组，基因组大小为17Gb，是人类基因组的5倍，仅3B染色体就是水稻整个基因组的2倍多。由于小麦是世界上三大重要粮食作物之一，为全世界约35%人口的主粮。因此小麦的研究工作一直是各国研究的重点（Paux 等，2008）。小麦面粉和面团具有独特的物理特性-粘弹性和延展性，因此可以用来制作面包、披萨、面条、馒头、糕点、饼干等多种专用食品。种子蛋白的组成和含量在很大程度上决定了小麦加工品质的优劣。 

小麦是人类粮食消费中重要的蛋白质来源，小麦籽粒蛋白按其功能可分为两大类：一类为谷醇溶蛋白，包括麦醇溶蛋白（Gliadins）和麦谷蛋白（Glutenins）；另一类为非醇溶蛋白，由水溶性的清蛋白和盐溶性的球蛋白组成。麦醇溶蛋白和麦谷蛋白称为小麦贮藏蛋白，约占籽粒蛋白总量的85%左右（Majoul等，2004）。麦醇溶蛋白主要包括α/β、γ和ω 四种类型，主要影响面团的延展性（Metakovsky等，1984）。麦谷蛋白包括高分子量谷蛋白亚基（high molecular weight glutenin subunit; HMW-GS）和低分子量谷蛋白亚基（low molecular weight glutenin subunit; LMW-GS）两种，分别占胚乳总蛋白含量的10%和40%左右（Payne,1987）。研究表明，HMW-GS主要赋予面团的弹性，LMW-GS赋予面团的粘性（Ma等，2005)。尽管 HMW-GS的含量仅占小麦种子蛋白的5-10%，但面包的烘烤参数变异大概有67%受其影响 (Branlard和Dardevet，1985；Payne等，1988；Ng和Bushuk, 1988；He等，2005)。因此HMW-GS与面包烘烤有着密切的关系。 

HMW-GS 由位于1号同源染色群的1A、1B 和1D的Glu-1位点编码（D’Ovidio和Masci，2004）。每个位点包括两个紧密连锁的基因，一个编码稍微大些的x-型亚基（分子量为80-88 KDa），另一个编码稍小些的y-型亚基（67-73 KDa）（Mackie等，1996）。这两种亚基的主要差别是半胱氨酸含量和重复区的motifs组成不同（Shewry等，2003）。目前有20个以上HMW-GS基因已经在面包小麦中克隆（Juhász等，2003；Li等，2004；Pang和Zhang，2008；Yan等，2009；Jiang等，2009）。然而普通小麦中的HMW-GS基因变异很小，并且理论上可以表达6个HMW-GS基因的普通小麦品种，往往只表达3-5个基因（一般有1-3个基因沉默）。不同亚基组成对小麦品质的影响是不相同的，研究结果表明，含有1Dx5+1Dy10、1Ax1、1By8和 1Bx13+1By16 的面团具有高的弹性，更适合做面包；而1Dx2+1Dy12和1Bx20在谷蛋白品质上却起负作用，因此含有这些亚基的小麦不适合面包烘烤（Payne，1987；Shewry等，1992，2003；Pang和Zhang，2008；Yan等，2009）。 

HMW-GS等位变异对小麦加工品质有着重要的影响，目前尽管有大量的HMW-GS基因的克隆，但是还没有发现对品质影响超过1Dx5+1Dy10的谷蛋白组合的亚基。由于1Dx5+1Dy10是由欧洲学者首先发现，因此到目前为止我国还没有获得具有自主知识产权、被广泛证实对品质有重要作用的优质HMW-GS基因。 

发明内容

HMW-GS对面包的烘烤品质所起的重要作用已经被众多的研究者所证实（Wrigley, 1996）。目前仅有少数的优质亚基如1Dx5、1Dy10、1Ax1等应用于小麦的转基因育种上。因此，可以从小麦近缘种中鉴定、分离新的优质亚基基因，通过转基因方法或者传统杂交育种方法来改良小麦品种的烘烤品质。 

本发明的目的是提供一种改良小麦品质的方法。具体方法是通过多次杂交和回交转育以及分子细胞遗传学鉴定方法将高大山羊草（Aegilops longissima，2n=14, S^lS^l）中的S^l基因组代换普通小麦中国春中的1B基因组，培育中国春S^l/1B代换系，S^l基因组编码的蛋白X和蛋白Y基因导入普通小麦后面包品质得到显著改善。 

所述蛋白X是如下1）或2）： 

1）由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；