[发明专利]栽培二粒小麦的低分子量麦谷蛋白亚基基因及其编码的蛋白质

说明书

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，涉及栽培二粒小麦的低分子量麦谷蛋白亚基基因的核酸序列和其编码的蛋白，以及该蛋白在改善面粉性能方面的应用。

背景技术

小麦是世界上栽培面积最大、种植最广泛的三大主要粮食作物之一。小麦面粉所形成的面团因其独特的粘弹性和延展性可以被加工成各种面食，包括面包、蛋糕、面条和饼干等。而小麦面团这种独特的特性正是由于其种子中的储藏蛋白所引起的。小麦中的储藏蛋白主要分为麦谷蛋白和醇溶蛋白，而麦谷蛋白可以根据分子量大小进一步分为两类：高分子量麦谷蛋白亚基(high-molecular-weight glutenin subunits，HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(low-molecular-weight glutenin subunits，LMW-GS)。研究表明，LMW-GS对面团的粘弹性起作用，并进而影响到小麦的食品加工品质，因此对这类蛋白进行基因克隆、多样性研究、功能研究对改良小麦品质具有重要意义。

低分子量麦谷蛋白亚基基因位于小麦第一部分同源染色体短臂上的Glu-A3，Glu-B3，Glu-D3位点上(D’Ovidio and Masci2004；Dong et al.2010)，并且每个位点上所表达的基因不止一个。于是，尽管对于普通小麦中确切的LMW-GS基因数目并不清楚，研究者运用多种技术估计小麦中LMW-GS数目约为10-20个到30-40个之间(Cassidy et al.1998；Huang and Cloutier2008；Zhang et al.2011)。LMW-GS的蛋白质根据其成熟肽的首个氨基酸分类，可以分为LMW-m、LMW-i和LMW-s三类，对应的首个氨基酸分别是(甲硫氨酸、异亮氨酸和丝氨酸)(Shewry et al.2009)。而根据目前克隆到的超过300条LMW-GS的基因序列，其蛋白结构上可以分为以下几个结构域：由20个氨基酸组成的信号肽、13个氨基酸组成的N端保守区(i类型的LMW-GS不含此区域)、N端重复区、C端半胱氨酸富集区、C端谷氨酰胺富集区和C端保守区(D’Ovidio and Masci2004)。前人研究表明，多数LMW-GS蛋白家族成员对小麦面粉品质的作用不大，少数研究发现蛋白质结构上存在变异的LMW-GS家族成员(通常是由于基因突变导致LMW-GS蛋白序列中存在奇数个半胱氨酸残基)能够改善其小麦面粉的揉混特性(Xu et al.2006；Chen et al.2010)。这样的LMW-GS基因对小麦面粉品质改良用重要意义，其蛋白质可做为面粉添加剂应用于小麦面粉工业。

栽培二粒小麦(Triticum turgidum ssp.dicoccum，2n＝4x＝28，AABB)与六倍体普通小麦的亲缘关系较近，其具有与普通小麦高度同源的AABB染色体组。而目前LMW-GS的克隆主要集中在普通小麦的不同品种中，近年来一些LMW-GS基因克隆的研究拓展到小麦的一类近缘物种山羊草中，而对于栽培二粒小麦中的LMW-GS变异研究和新基因克隆并不多见。栽培二粒小麦是小麦近缘物种中重要的遗传资源，栽培二粒小麦的LMW-GS基因克隆和蛋白质功能研究对寻找小麦面粉改良的有用基因和蛋白具有重要意义。

发明内容

本发明的任务是提供一种DNA分子及其编码的蛋白质。本发明的另一个任务是提供该蛋白质的表达载体及工程菌，用以获得本发明提供的这种DNA分子编码的蛋白质。

实现本发明的具体方案是：

本发明提供的这种DNA分子，由序列表中序列1所示的核苷酸序列或与序列表中序列1所示的核苷酸序列互补的核苷酸序列构成。

本发明提供的这种DNA分子，是利用PCR方法从栽培二粒小麦品种XM6(Triticum turgidum ssp.dicoccum)中克隆到的一个低分子量麦谷蛋白亚基基因，命名为TdLMW-ml，其中“Td”为物种名缩写，“LMW”为基因家族缩写，“m”表示该基因属于LMW-GS家族m类基因，“1”为研究组从栽培二粒小麦中克隆到的第一条LMW-GS基因，故此命名。

本发明提供的这种DNA分子编码的蛋白质的氨基酸序列如序列表中序列2所示。由序列表中序列2所示的氨基酸序列经增加、缺失或替换一个或多个氨基酸所形成的且具有同等活性的氨基酸序列构成的蛋白质也属于本发明的范围。