中国农大农学院小麦研究中心报道小麦高分子量谷蛋白亚基1Dy12中关键氨基酸对面筋强度和加工品质具有重要贡献

小麦(Triticum aestivum L.)是我国第二大口粮作物，其籽粒中含有独特的面筋蛋白，因而能被加工成面包、馒头和蛋糕等多种食品。高分子量谷蛋白(high molecular weight glutenin)是面筋蛋白的重要组成部分，赋予面团弹性，其不同类型的等位变异对面团流变特性和加工品质有很大影响。但目前高分子量谷蛋白单个氨基酸突变对面团性质和加工品质的影响尚不清楚。

2022年11月14日，Journal of Genetics and Genomics在线发表中国农业大学农学院小麦研究中心团队题为“A highly conserved amino acid in high molecular weight glutenin subunit 1Dy12 contributes to gluten functionality and processing quality in wheat”的研究论文。该研究发现小麦高分子量谷蛋白亚基1Dy12的关键氨基酸变异可影响面筋强度和加工品质。

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2022.11.002

该研究从六倍体小麦品系3672(野生型，WT)的EMS诱变群体中筛选得到突变体M12。与WT相比，M12高分子量谷蛋白亚基1Dy12的迁移率变慢，面筋结构更松散，面筋强度变弱，加工成的面包、馒头和海绵蛋糕品质变差。对M12和WT构建的F2群体进行遗传分析表明，1Dy12迁移率变慢是由一个单基因突变导致的。突变体M12高分子量谷蛋白亚基1Dy12第388位甘氨酸到精氨酸的替换(G388R)导致该亚基电泳迁移率变慢，在F2分离群体中，WT型(G388)单株的加工品质相关性状SDS沉降值显著高于M12型(R388)，进一步证实G388R突变与品质变劣的相关性。此外，通过对173份六倍体小麦材料序列进行分析，发现1Dy亚基388位甘氨酸高度保守，说明该氨基酸可能对1Dy功能发挥具有重要作用。综上，该研究发现1Dy亚基第388位甘氨酸对面筋功能和小麦加工品质具有重要贡献。

A：WT和M12的HMW-GS组成；B和C：1Dy12和1Dy12m的基因及蛋白结构；D：1Dy12在烟草叶片中的瞬时表达；E：扫描电子显微镜(SEM)和共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察WT和M12的面筋结构；F－J：WT和M12的游离巯基含量(F)，SDS沉降值(G)，拉伸阻力(H)，延伸度(I)，拉伸曲线面积(J)；K：(M12×WT)F2群体SDS沉降值分布；L－N：WT和M12面粉制作的面包、馒头和海绵蛋糕。

博士研究生杨长峰以及博士后陈倩为该论文的共同第一作者，中国农业大学农学院小麦研究中心姚颖垠教授为通讯作者，小麦研究中心孙其信教授、倪中福教授、彭惠茹教授、刘杰副教授、胡兆荣副教授、郭伟龙副教授、杜金昆副研究员、宿振起教授和辛明明教授为共同作者。该工作得到国家自然科学基金、海南崖州湾种子实验室和中国博士后科学基金等项目资助。

引用本文：Changfeng Yang, Qian Chen, Mingming Xin, Zhenqi Su, Jinkun Du, Weilong Guo, Zhaorong Hu, Jie Liu, Huiru Peng, Zhongfu Ni, Qixin Sun, and Yingyin Yao. (2022). A highly conserved amino acid in high molecular weight glutenin subunit 1Dy12 contributes to gluten functionality and processing quality in wheat. Journal of Genetics and Genomics.

DOI: 10.1016/j.jgg.2022.11.002

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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