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Ⅰ利用微卫星标记XGWM261分析我国小麦矮秆基因Rht8的分布小麦微卫星标记XGWM261与矮秆基因Rht8紧密连锁,被广泛用作Rht8的分子标记和分析。XGWM261位点具有多态性,不同的等位位点与Rht8位点的遗传效应相关联。利用这一分子标记,对来源于我国和国外的503份六倍体小麦品种的XGWM216位点多态性进行了分析,结果检测到了13个等位位点,其中6个和2个分别特异性地出现在我国和外国小麦材料中。对这13个等位位点进行序列测定确定其核苷酸长度由大到小分别为216、212、210、206、204、202、200、196、194、192、190、174和164bp,其中204、192、174和164bp4种等位位点在我国小麦品种中分布最为广泛。而作为检测Rht8基因有无的特征位点的192bp扩增片段在黄淮流域兼性小麦区材料中的分布比例高于在北方冬麦区中的分布。对13个多态性片段进行序列分析发现在XGWM261产生的216、200和174bp扩增片段的第35位存在一个GT→AC的碱基替换。此外,我们还在216、200、174和164bp扩增片段中发现了在CT重复之后存在一个特征性的AG插入。
Ⅱ小麦Expansin、XTH及WAKs基因家族成员的克隆和表达研究Expansin和XTH是两类被认为在植物细胞壁伸长过程中扮演重要角色的胞外蛋白,它们在植物界中都以多成员基因家族的形式存在。利用一致—简并杂交寡核苷酸引物(consensus-degeneratehybridoligonucleotideprimer,CODEHOP)、cDNA末端快速扩增法(rapidamplificationofcDNAend,RACE)和小麦EST拼接技术,我们从矮秆小麦“宁982105”中分离得到了3、6和5个小麦α-expansin、β-expansin和XTH基因家族成员,它们分别被命名为TaExpA1到TaExpA3,TaExpB1到TaExpB6和TaXTH1到TaXTH5。利用定量PCR技术对这些基因在不同发育时期,不同组织器官和各种处理后的表达进行了相对定量分析,结果表明这些基因的表达模式各不相同。我们发现小麦α-expansin,特别是TaExpA1在快速伸长的花丝中有着特别高的mRNA表达丰度,推测这类基因也许在这一生理过程中扮演了重要的角色。我们对这三个基因家族间的表达也进行了横向的比较,结果发现在小麦中XTH和β-expansin的mRNA的表达量明显高于α-expansin。EST数据挖掘分析表明无论是expansin还是XTH,小麦都拥有比水稻和玉米更多的家族成员。
植物细胞壁相关的激酶(wall-associatedkinases,WAKs)是受体类蛋白激酶超基因家族中一类很特殊的亚家族,特别是其胞外区所特有的类表皮伸长因子结构域(epidermalgrowthfactor(EGF)-like)。在拟南芥中的大量研究已经表明WAKs基因家族成员在植物逆境反应的信号传导和细胞伸长过程中都起到了重要的作用。利用与拟南芥WAKs基因家族成员在DNA序列上的相似性和推测蛋白结构上的保守性,我们首先鉴定出了属于小麦WAKs基因家族的4个小麦EST,利用cDNA末端快速扩增法(RACE)克隆得到了这4个EST所代表的基因,它们分别被命名为TaWAK1、TaWAK2、TaWAK3、TaWAK4、TaWAKL1和TaWAKL2。其中TaWAK1、TaWAK2、TaWAK3和TaWAKL1都分别编码一个完整的蛋白,并都具有WAKs基因家族的特征结构。TaWAK4和TaWAKL2则分别由于碱基突变和选择性剪切而分别编码一个与TaWAK2和TaWAKL1序列高度相似的截短蛋白。利用基因特异的探针进行southern杂交分析发现TaWAKL1、TaWAK1、TaWAK2和TaWAK3在普通小麦中都是以多拷贝成员的形式存在。数据分析也表明小麦WAKs在内含子-外显子结构和推测的蛋白结构上都与拟南芥WAKs略有差异并在推测的蛋白进化树上单独组成一个亚组。利用定量PCR技术进行相对定量分析发现TaWAK1和TaWAK3在表达模式上非常类似。最后,我们发现小麦和拟南芥在内含子和内含子-外显子结构上非常保守,而外显子重组也许是WAKs基因家族进化的一个重要因素。