小麦是全球最重要的粮食作物之一,也是人类膳食中植物蛋白质的主要来源.然而,小麦及其它禾谷类作物种子蛋白质中必需氨基酸含量几乎都低,即营养组成不平衡,因而影响了其它氨基酸的充分利用.赖氨酸是小麦蛋白质中最缺乏的第一限制性氨基酸,高小麦中赖氨酸酸含量,平衡其营养品质,一直是重要的育种目标.常规育种技术已在改良主要粮食作物蛋白质营养品质方面获得了一些进展,尤其是在玉米和大麦中,但在小麦中进展有限,因此寻求更为有效的途径去改良小麦的营养品质是非常必要的,分子生物学技术的发展正为改良小麦种子蛋白质营养品质提供了一条有效的技术路线.近年来,国际上已建立了一套较为完整的以基因枪微粒子弹轰击、以幼胚为受体的小麦遗传转化体系.该研究即通过基因枪转化技术,在小麦种子胚乳中高效表达来自异源植物四棱豆的一个富含赖氨酸的蛋白质(winged bean lysine-rich protein.,wblrp)基因,以提高小麦中的赖氨酸含量,改良小麦营养品质.研究中,构建了用含有玉米Adh1内含子的CaMV35S启动子驱动、以油菜rbcS基因引导肽与E.coli dapA融合的DNA序列,同时用含有双增强子的小麦HMW-GS 1Dx5基因的种子胚乳特异表达启动子(EHG5)驱动来自四棱豆的高赖氨酸含量基因wbhp,全长6.8Kb的重组表达质粒pBPC102和全长8.26 Kb的重组表达质粒pBPC107.用基因枪将其导入北京地区当前种植的高产小麦品种的幼胚或幼穗中,成功地获得了200多株转基因小麦.该研究在此基础上,重点开展了三个方面的研究工作,包括:(1)转基因植株的筛选和鉴定,(2)wblrp在转基因小麦中表达的研究,(3)对后代株系进行了植株叶片游离Lys含量、种子结合态Lys含量和总蛋白含量的测定与分析.建立了含有wblrp基因的转基因小麦的PCR检测体系,筛选到了19株转基因阳性植株.PCR-Southern杂交鉴定表明,外源基因已稳定整合到部分转化小麦植株的基因组.RNA分子杂交和SDS-PAGE分析近一步表明,外源高赖氨酸含量蛋白在T<,2>代不同株系的种子中得到了表达.对T<,2>代株系进行了植株叶片游离Lys含量、种子结合态Lys含量和总蛋白含量的测定与分析,在测定的34个转基因株系中,有9个转基因株系叶片的游离Lys含量提高了2~3倍;测定了17个株系种子结合态的Lys含量和总蛋白含量,其中有4个株系的Lys含量和总蛋白含量分别提高10%以上.研究结果表明,利用基因工程方法导入外源高赖氨酸含量蛋白,可以明显地改良小麦的营养品质.