靶向ω-黑麦碱基因的RNA干扰差异调控了小麦1B/1R易位系的加工品质

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

【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易位系在世界各地应用十分广泛,尤其是在中国,但该易位系存在一个明显的缺陷,就是加工品质普遍较差。我们用种子特异性小麦高分子量麦谷蛋白7亚基基因启动子构建了靶向ω-黑麦碱基因的RNA干扰表达载体,通过基因枪介导对小麦1B/1R易位系品种科农199进行了遗传转化,获得了10个纯合转基因株系,根据酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)和SDS-PAGE电泳图谱,可把转基因株系分为两种类型,从中各选择一个代表性株系#8-2和#13-7做了进一步分析。Southern杂交结果表明,#8-2和#13-7为2个独立的转基因株系,而且均为单拷贝;与对照相比,这2个转基因株系的ω-黑麦碱总表达量降低了约4.5倍,一些ω-醇溶蛋白、γ-醇溶蛋白和低分子量谷蛋白的表达量也表现不同程度的降低,而α-醇溶蛋白的表达量则表现为明显提高。这2个转基因株系表现不同的是,高分子量麦谷蛋白1Bx7亚基的表达在#8-2中被高度下调,高分子量麦谷蛋白其他亚基的表达在该株系中变化不明显,而在#13-7中,高分子量麦谷蛋白1Bx7亚基和其他亚基的表达则呈现不同程度的增加,进一步的1Bx7基因启动子部位的甲基化分析结果表明,#8-2中1Bx7亚基的下调表达是由启动子的甲基化引起的;储藏蛋白组分含量的定量分析结果表明,转基因株系#8-2中醇溶蛋白的含量显著提高麦谷蛋白的含量显著下降,而在转基因株系#13-7中情况正相反,醇溶蛋白含量显著降低麦谷蛋白含量显著提高,2个转基因株系表现一致的是,由于它们的盐溶蛋白含量显著提高导致它们的面筋含量均显著下降;转基因株系#13-7的面筋指数、Zeleny沉降值、稳定时间和最大抗阻均显着提高,其面包体积为849.6m L,比对照(759.1m L)增加11.9%,很好解决了黑麦碱对加工品质的不良影响,转基因品系#8-2的这些品质参数均显着降低,其蛋糕制作评分为88分,比对照(75分)提高17.3%,表明高蛋白小麦(>14%)也可以加工优质蛋糕,为弱筋小麦的培育提供了一条新的途径。本研究还表明,同一个RNAi表达载体可对小麦加工品质产生完全不同的干扰效果,体现了表达载体构建中启动子选择在影响RNA干扰效果方面的重要性。更多还原