小麦籽粒贮藏蛋白主要由麦谷蛋白和醇溶蛋白组成,其中麦谷蛋白是影响面筋强度和加工品质的主要因素。麦谷蛋白由高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基组成(LMW-GS)。虽然HMW-GS只占小麦籽粒贮藏蛋白总量的10%,但对小麦加工品质和面筋强度具有决定性的作用。本研究以软红冬小麦宁麦9号野生型和宁麦9号 Glu-D1x(2)、Glu-B1x(7)、Glu-B1y(8)、Glu-D1y(12)等 4 种单亚基缺失系为材料,研究了 HMW-GS缺失对籽粒品质性状、麦谷蛋白组份含量、溶剂保持力、面团流变学特性以及饼干加工品质的影响。同时,克隆了宁麦9号高分子量谷蛋白亚基基因,分析了其基因序列和氨基酸序列特征,研究了 Glu-D1y(12)缺失的高分子量谷蛋白亚基基因编码区序列特征及表达的分子基础。具体研究结果如下:1、HMW-GS缺失对宁麦9号加工品质的影响野生型与缺失型之间面粉蛋白含量、湿面筋含量、籽粒硬度和溶剂保持力以及面团流变学特性均有显著差异。缺失型的饼干直径变异范围为30.59cm-31.79cm,显著大于野生型宁麦9号的30.19cm。不同的单亚基缺失,显著降低了面团的形成时间、峰高峰宽、8分钟带宽等揉混仪参数指标和溶剂保持力。各单亚基缺失型之间相比,X-型亚基缺失系的GMP%含量和HMW-GS含量较Y-型亚基缺失系低,即X-型亚基的HMW-GS含量显著大于Y-型亚基的含量,其中Bx7亚基缺失系的GMP%含量最低。Glu-D1x(2)、Glu-B1y(8)缺失品系的面粉蛋白含量、湿面筋含量和其他单亚基缺失品系相比显著降低。Glu-Dx2缺失品系饼干直径最大。Glu-B1y(8)、Glu-B1x(7)缺失品系的饼干直径次之,Glu-D1y(12)缺失品系最小。2、宁麦9号HMW-GS基因克隆和序列分析克隆了宁麦9号Glu-B1、Glu-D1位点上4个HMW-GS基因,分析HMW-GS的基因序列和氨基酸序列,探讨HMW-GS的分子结构与面粉品质之间的联系。结果表明X-亚基含有的四种重复序列较多,Y-亚基含有的四种重复序列较少,这表明HMW-GS的x-型亚基的中央重复区含有更多的β-转角结构,对面团加工品质的影响比Y-型亚基要大,预示它们能使面团具有较强的弹性。比较了四个亚基含有的谷氨酰胺(Q)的数量及其百分含量,结果显示Glu-D1x(2)、Glu-B1y(8)亚基含有的谷氨酰胺(Q)的数量和摩尔百分含量均比较高,表明在Glu-D1x(2)、Glu-B1y(8)亚基中部重复区域彼此之间以氢键相结合形成长链的能力较强,Glu-D1y(12)亚基含有的谷氨酰胺(Q)的数量较少,但其百分含量较高,达到35%,Glu-B1x(7)亚基的谷氨酰胺(Q)的百分含量比较低。3、Glu-D1y(12)亚基缺失的分子基础研究EMS诱变的Glu-D1y(12)亚基缺失突变体,探究Glu-D1y(12)亚基沉默原因。通过分析Glu-D1y(12)亚基缺失突变体的DNA序列得到两种类型的缺失突变体,—种突变类型是由于基因编码区重复序列内的1个C/T替换导致编码谷氨酰胺的CAA变为提前终止密码TAA所致。另一种突变类型是由于编码区重复序列内的一个G/A的替换,导致编码色氨酸的TGG变为提前终止密码子TGA。说明提前终止密码子在小麦HMW-GS基因沉默中有重要作用。本研究表明由EMS诱变主要诱发点突变,导致碱基从C到T的突变,从而致使C/G到T/A的转换突变,最终导致沉默突变。对缺失突变体籽粒灌浆期Glu-D1y(12)亚基表达量进行QRT-PCR分析,表明终止密码子的提前影响了 Glu-D1y(12)亚基基因的表达,使mRNA始终处于较低转录水平,进而影响了蛋白的翻译。在宁麦9号背景下,HMW-GS缺失降低了面筋强度,提高了糖酥饼干加工品质,通过基因敲除可能是进一步提高弱筋小麦加工品质的有效途径。