小麦1B/1R易位系加工品质的分子改良

【作者】 柴建芳； 赵和； 吕孟雨； 董福双； 刘永伟； 周硕； 杨帆； 王海波；

【机构】 河北省农林科学院遗传生理研究所河北省植物转基因中心；

【摘要】 小麦1B/1R易位系由于具有高产抗病适应性好等优良特性而在我国的小麦生产中应用广泛,但它们也有一个突出的缺点,就是加工品质普遍较差。ω-黑麦碱基因被认为是导致品质变差的一个重要因素,为沉默ω-黑麦碱基因的表达,本研究首先构建了Ubi启动子驱动了ω-黑麦碱基因干扰表达载体,并对1B/1R易位系小麦进行了转化,获得了3个纯合的转基因株系,其ω-黑麦碱基因的表达均呈现部分沉默,加工品质参数测定结果表明,转基因株系的面筋指数、沉降值和稳定时间均显著提高,但提高的幅度比较有限。为增强ω-黑麦碱基因的沉默效果,我们重新构建了ω-黑麦碱基因的干扰表达载体,启动子选用在小麦种子中特异表达的且表达量比较高的小麦高分子量麦谷蛋白7亚基基因的启动子,终止子选用应用效果较好的水稻Wax基因的终止子,并对小麦1B/1R易位系进行了基因枪转化,获得了7个ω-黑麦碱基因高度沉默的纯合转基因株系,品质参数的变化可分为2种类型,3个转基因株系的面筋指数、沉降值和稳定时间明显降低,而另4个转基因株系的面筋指数、沉降值和稳定时间均大幅度提高,其中稳定时间由对照的3.4-3.6分钟提高到了8.0-20.5分钟,高分子量麦谷蛋白亚基表达量的SDS-PAGE检测结果表明,品质提高的4个转基因株系的表达量显著提高,而品质变差的3个转基因株系中的高分子量麦谷蛋白7亚基的表达量显著降低,其它高分子量麦谷蛋白亚基的表达量没有明显变化,2年的品质测定结果表明,这种RNA干扰引起的品质变化能够传递到下一代,表明针对ω-黑麦碱基因的RNA干扰能在转基因后代中选育出加工品质大幅度提高的株系。为加速优质1B/1R易位系小麦的产业化开发,又一次构建了ω-黑麦碱基因的双T表达载体,并对1B/1R易位系小麦进行了农杆菌转化,目前已获得2个ω-黑麦碱基因高度沉默、高分子量麦谷蛋白亚基表达量提高且不含抗性筛选标记的转基因株系,这为下一步的安全评价奠定了基础。更多还原