前言

普通小麥（Triticum aestivum L.）是一種具有獨(dú)特加工品質(zhì)的重要糧食作物。其獨(dú)特的加工質(zhì)量來源于小麥種子貯藏蛋白(SSPs)，包括麥膠蛋白和谷氨酸蛋白（即谷蛋白），其中麥膠蛋白可以增強(qiáng)面團(tuán)的粘性，而谷蛋白可以增強(qiáng)面團(tuán)的彈性。SSP含量(即籽粒蛋白質(zhì)含量；GPC)和組成是影響小麥加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，從而影響小麥價(jià)格。因此，闡明介導(dǎo)SSP合成的機(jī)制是有必要的。

小麥谷蛋白由高分子量谷蛋白亞基(HMW-GS)和低分子量谷蛋白亞基(LMW-GS)組成，小麥SPA（storage protein activator）蛋白可以激活小麥HMW-GS和LMW-GS相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)SSP積累。而小麥SPR（storage protein repressor）蛋白，屬于NAC家族的TF，可以抑制SSP蛋白積累。

2022年7月，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在International Journal of Molecular Sciences上發(fā)表了題為“The Q Allele Increases Wheat Bread-Making Quality by Regulating SPA and SPR”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由錯(cuò)義突變產(chǎn)生的新的Q等位基因Q，通過性狀分離觀察發(fā)現(xiàn)單基因座的突變，影響了小麥穗密度和株高等性狀，通過酵母雙雜交篩選和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Q可以影響Q蛋白與SPA間的相互作用，并通過抑制SPR表達(dá)增加小麥SSP蛋白積累，提高面包品質(zhì)。

本研究作者通過對(duì)比野生型小麥和普通小麥突變株系，發(fā)現(xiàn)突變株較野生型小麥矮、穗密度更高，但穗數(shù)、粒數(shù)、分蘗數(shù)沒有顯著差異。通過F2代分離比以及與突變體比較等，發(fā)現(xiàn)突變性狀是由單基因座Cp5控制的。通過對(duì)的Q 基因克隆，序列比對(duì)和表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)在miRNA172結(jié)合區(qū)位點(diǎn)附近存在1個(gè)錯(cuò)義突變，產(chǎn)生的新的Q等位基因被命名為Q，且表達(dá)量高于野生型中的Q等位基因。對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，相比Q蛋白，Q存在更多的氨基酸殘基，可以在改變區(qū)域形成一個(gè)α-螺旋。

為了確定Q是否影響小麥加工質(zhì)量，研究者比較了和WT的質(zhì)量相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)的GPC值、濕面筋含量和Zeleny沉降值均高于WT，粒型小于WT，的平均面包體積比WT大20%等。

為闡明Q基因?qū)π←溍姘焚|(zhì)影響的機(jī)制，研究者以Q蛋白為誘餌通過酵母雜交篩選開花后14天小麥種子文庫，結(jié)果共篩選到6個(gè)與Q蛋白互作的轉(zhuǎn)錄因子，其中1個(gè)為SPA。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，Q與SPA間的相互作用弱于Q蛋白與SPA的互作強(qiáng)度，且Q到Q的突變?cè)鰪?qiáng)了SPA對(duì)LMW-GS基因表達(dá)的激活作用。

此外，通過分析和 WT的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)SPR表達(dá)量在兩個(gè)樣本間存在顯著差異，說明Q蛋白通過調(diào)節(jié)SPR的表達(dá)來調(diào)控SSP基因的表達(dá)，通過qRT-PCR對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。

Q等位基因?qū)π←溞誀罴懊姘焚|(zhì)的影響

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