水稻谷蛋白的一个新基因克隆及表达分析
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作物学报
水稻谷蛋白的一个新基因克隆及表达分析
牛洪斌P 覃怀德P 王益华P 翟虎渠D
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D G （P 南京农业大学作物遗传与特异种质创新教育部重点实验室，江苏南京 DPEEIK； 中国农业科学院，北京 PEEEQP； 中国农业科学院作物科学
研究所， 北京 PEEEQP）
摘
要：与其他禾本科作物以醇溶蛋白为主不同， 水稻种子含有醇溶蛋白和谷蛋白两种主要蛋白质贮藏形式。其中， 谷
禾谷类种子贮藏蛋白主要包含于胚乳中， 按其 溶解性差异分为球蛋白、 清蛋白、 谷蛋白和醇溶蛋 白。与小麦、 玉米和大麦等谷物以醇溶蛋白为主不 同， 水稻种子主要含有谷蛋白， 约占胚乳蛋白总量的 醇 溶 蛋 白 次 之， 含 量 在 GD E =CD 之 BCD E FCD ， ［=］ 间 ， 这些胚乳蛋白以蛋白体 （ 9!0($") 208-，HI） 形式 ［>］ 贮于胚乳中 。 =JFC 年， @+)+K+ 等从水稻成熟胚乳 （ 9!0($") 208-， 中分离出两种蛋白体， 即蛋白体 ! HIL ［=LM］ 和蛋白体 " （ HIL" ） 。其中， HIL! 由 =C、 =M、 !） 和 的多肽构成， 主要含有 、 、 =B GN K4 HI" >> >B MN、 MF 和 MJ K4 的多肽组分。分步分离进一步证实， HIL! 以醇溶蛋白为主， 并含有微量的球蛋白。 HIL" 则由 不同分子量的成熟谷蛋白构成， 并可分为 >> K4 和 ［O］ 两种类型 。然而， 水稻体内并不存在直 MN E MJ K4 因为谷蛋 接编码 >> K4 和 MN E MJ K4 多肽的转录本， 白基因原始翻译产物是一类氨基酸残基数目在 OJG E ［OLG］ 分子量约为 GN K4 的前驱体 。这些前 GCC 之间， 驱体经过穿膜、 剪切和酶解等一系列目前还不甚清 楚的复杂过程最终形成成熟谷蛋白亚基并贮存于蛋 ［BLJ］ 。 白体中 水稻谷蛋白基因属于多基因家族。自从 =JFB 年 @+K+"7+ 首次克隆到一个谷蛋白基因以来， 迄今至 （或 #456） ， 其中包含 > 个 少已克隆 J 个谷蛋白基因 ［=CL=O］ 假基因 （ !"#’%( 和 !"#$%) ） 。根据序列相似性可 将其分为 !"#’ 和 !"#$ 两个亚家族， 亚族内成员间 氨基酸序列相似性达到 FCD 以上， 亚族间在 BCD 左 ［NLF， ==］ 右 ， 每 个 亚 族 成 员 各 含 有 G E F 个 基 因 拷 贝。 然而， 谷蛋白合成途径的具体过程还不清楚， 众多未 知谷蛋白基因的存在更增加了上述研究的难度。尽 可能地克隆到所有谷蛋白基因将是解决上述难题的 有效为谷蛋白的深入研 究作出了有益的探索。
MGCM 卷
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基金项目：国家高技术研究发展计划 （QLG 计划） 项目 （DEEL::PEDP:K） ； 国家重点基础研究发展计划 （IFG 计划） 项目 （DEEH;TPPFDEH） ； 江苏 # 省高技术招标项目 （ T=DEEHGEG， ， 教育部长江学者和创新团队发展计划 （O;CB><） T=DEELGEP） 作者简介：牛洪斌 （PIFE ） ， 男， 吉林人， 在读博士， 研究方向： 水稻分子生物学。 " 通讯作者 （ ;,++9-#,)[(). *8"!,+） ：万建民。 234*(5：%*)74 6 4*(5& )7*8& 9[8& ’)；%*)74 6 ’**-& )9"& ’)；<95 *)[ d*0：EDK3QHGILKPL， EPE3LDPQLLDQ；<95 *)[ d*0：EDK3QHGILKPL 万方数据 ：DEEL3EG3PH；:’’9#"9[（接受日期） ：DEEL3EF3PI& >9’9(b9[（收稿日期）
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水稻谷蛋白的一个新基因克隆及表达分析
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摘
要：与其他禾本科作物以醇溶蛋白为主不同， 水稻种子含有醇溶蛋白和谷蛋白两种主要蛋白质贮藏形式。其中， 谷
禾谷类种子贮藏蛋白主要包含于胚乳中， 按其 溶解性差异分为球蛋白、 清蛋白、 谷蛋白和醇溶蛋 白。与小麦、 玉米和大麦等谷物以醇溶蛋白为主不 同， 水稻种子主要含有谷蛋白， 约占胚乳蛋白总量的 醇 溶 蛋 白 次 之， 含 量 在 GD E =CD 之 BCD E FCD ， ［=］ 间 ， 这些胚乳蛋白以蛋白体 （ 9!0($") 208-，HI） 形式 ［>］ 贮于胚乳中 。 =JFC 年， @+)+K+ 等从水稻成熟胚乳 （ 9!0($") 208-， 中分离出两种蛋白体， 即蛋白体 ! HIL ［=LM］ 和蛋白体 " （ HIL" ） 。其中， HIL! 由 =C、 =M、 !） 和 的多肽构成， 主要含有 、 、 =B GN K4 HI" >> >B MN、 MF 和 MJ K4 的多肽组分。分步分离进一步证实， HIL! 以醇溶蛋白为主， 并含有微量的球蛋白。 HIL" 则由 不同分子量的成熟谷蛋白构成， 并可分为 >> K4 和 ［O］ 两种类型 。然而， 水稻体内并不存在直 MN E MJ K4 因为谷蛋 接编码 >> K4 和 MN E MJ K4 多肽的转录本， 白基因原始翻译产物是一类氨基酸残基数目在 OJG E ［OLG］ 分子量约为 GN K4 的前驱体 。这些前 GCC 之间， 驱体经过穿膜、 剪切和酶解等一系列目前还不甚清 楚的复杂过程最终形成成熟谷蛋白亚基并贮存于蛋 ［BLJ］ 。 白体中 水稻谷蛋白基因属于多基因家族。自从 =JFB 年 @+K+"7+ 首次克隆到一个谷蛋白基因以来， 迄今至 （或 #456） ， 其中包含 > 个 少已克隆 J 个谷蛋白基因 ［=CL=O］ 假基因 （ !"#’%( 和 !"#$%) ） 。根据序列相似性可 将其分为 !"#’ 和 !"#$ 两个亚家族， 亚族内成员间 氨基酸序列相似性达到 FCD 以上， 亚族间在 BCD 左 ［NLF， ==］ 右 ， 每 个 亚 族 成 员 各 含 有 G E F 个 基 因 拷 贝。 然而， 谷蛋白合成途径的具体过程还不清楚， 众多未 知谷蛋白基因的存在更增加了上述研究的难度。尽 可能地克隆到所有谷蛋白基因将是解决上述难题的 有效为谷蛋白的深入研 究作出了有益的探索。
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基金项目：国家高技术研究发展计划 （QLG 计划） 项目 （DEEL::PEDP:K） ； 国家重点基础研究发展计划 （IFG 计划） 项目 （DEEH;TPPFDEH） ； 江苏 # 省高技术招标项目 （ T=DEEHGEG， ， 教育部长江学者和创新团队发展计划 （O;CB><） T=DEELGEP） 作者简介：牛洪斌 （PIFE ） ， 男， 吉林人， 在读博士， 研究方向： 水稻分子生物学。 " 通讯作者 （ ;,++9-#,)[(). *8"!,+） ：万建民。 234*(5：%*)74 6 4*(5& )7*8& 9[8& ’)；%*)74 6 ’**-& )9"& ’)；<95 *)[ d*0：EDK3QHGILKPL， EPE3LDPQLLDQ；<95 *)[ d*0：EDK3QHGILKPL 万方数据 ：DEEL3EG3PH；:’’9#"9[（接受日期） ：DEEL3EF3PI& >9’9(b9[（收稿日期）