小麥優(yōu)質(zhì)蛋白亞基與小麥品質(zhì)的研究進展(編輯修改稿)
2025-02-13 23:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (A)；包含81~104個殘基，重復的中心區(qū)域(B)；包含480~680個殘基。無重復的C末端區(qū)域(C)，包含42個殘基。其中區(qū)域 A和C含有大量的帶電殘基和絕大多數(shù)甚至全部的半胱氨酸殘基，其中一部分用于形成分子間二硫鍵以穩(wěn)定高分子麥谷蛋白多聚體；區(qū)域B含有大量的谷氨酰胺(Gln)、脯氨酸 (Pro)、甘氨酸 (Gly)和較低含量的半胱氨酸(Cys)(0或1)，這個區(qū)域以重復的六肽PGQG作為主鏈，中間串插六肽(如 YYPTSP)和三肽(如P或QPG)。HMW GS的氨基酸組成說明了中心重復區(qū)域具有親水性，N、C末端區(qū)域具有疏水性。x型和y型亞基的主要區(qū)別在于區(qū)域A和B。通過光譜、粘度和小角度 E射線分析表明，HMWGS中心區(qū)域重復序列通過β轉(zhuǎn)角形成松弛的β螺旋結(jié)構(gòu)，這是一種特殊的超二級結(jié)構(gòu)，β轉(zhuǎn)角成重復規(guī)則的分布，在β轉(zhuǎn)角區(qū)域中疏水性的和形成氫鍵能力強的氨基酸較多。β螺旋結(jié)構(gòu)對面團的彈性具有決定性的作用，無重復的區(qū)域A和 C是含有規(guī)則的α螺旋的球狀結(jié)構(gòu)[28]。小麥蛋白研究對人類的生存和發(fā)展意義重大，尤其是小麥高分子量谷蛋白亞基（HWMGS）與小麥品質(zhì)密切相關。張學勇等[27]分析認為，中國小麥材料HMWGS在GluA1位點上主要是Null（%、%），1亞基在地方品種和育成品種中分別為 %、%，2*所占比例極少；在GluD1位點上，5+%%。從俄羅斯、中亞及烏克蘭引進材料在GluA1位點上，1和2*%，與國內(nèi)材料相比，明顯高于中國小麥；在GluD1位點上，優(yōu)質(zhì)亞基5+10所占比例也高于中國材料。因此選擇具有優(yōu)質(zhì)亞基組合，且谷蛋白亞基表達量高的類型，是有效改良面筋強度，進一步提高優(yōu)質(zhì)新品種選育的有效途徑。 小麥低分子量麥谷蛋白亞基（LMWGS）約占種子貯藏蛋白的1/3，對面團延展性和食品加工品質(zhì)有重要影響，是小麥品質(zhì)改良的主要目標之一。典型的低分子量麥谷蛋白多肽結(jié)構(gòu)包括 4個部分：信號肽、N末端、重復序列區(qū)域和富含半胱氨酸的C末端，基因編碼序列一般長909~1167個堿基，均擁有一個單一的開放閱讀框架 (ORF)，無內(nèi)含子存在。LMWs亞基是最普遍的亞基類型，其分子量為35~45 kD，高于LMWm亞基(30~40kD)。LMWm基因編碼一個最典型的LMWGS多肽鏈結(jié)構(gòu)，起始序列是一高度保守的包括20個氨基酸的信號肽，其后是13個氨基酸的末端保守區(qū)，接著是富含谷酰胺的N末端重復區(qū)(70～186 AA)和C末端區(qū)，后者又可分為 3個清晰的亞區(qū)即半胱氨酸富集區(qū)、谷酰胺富集區(qū)和最終保守區(qū)。一般的低分子量麥谷蛋白亞基都含8個半胱氨酸殘基,其中6個半胱氨酸殘基參與形成分子內(nèi)二硫鍵，另外 2個半胱氨酸殘基參與形成分子間二硫鍵，將LMWGS和 HMWGS連接到一起,聚合為麥谷蛋白大聚體。LMWGS與HMWGS通過分子間二硫鍵共同影響面粉的品質(zhì)，并且 HMWGS與 LMWGS對小麥品質(zhì)的影響具有累加效應和互作效應[28]。LMWGS加性效應分析結(jié)果表明，GluA3c +GluB3b GluA3e +GluB3b GluA3c +GluB3c 。Brites研究[22]Glu2B3位點編碼的谷蛋白對品質(zhì)貢獻大小發(fā)現(xiàn),由 Glu2B3c和 Glu2B3j編碼的低分子量谷蛋白對品質(zhì)貢獻較大,其次為GluB3a、GluB3k和 GluB3b。Payne等[25]認為由 LMW2構(gòu)成的低分子量谷蛋白三聚體 (LMWTriplet)是影響意大利面條等面食品的煮面品質(zhì)最重要的亞基。朱金寶等研究表明，高分子量谷蛋白亞基與低分子量谷蛋白亞基B型(LMWGSB)占谷蛋白的比例與沉淀值呈正相關，而低分子量谷蛋白亞基 C型 (LMWGSC)與沉降值呈顯著負相關，籽粒蛋白質(zhì)含量的高低主要通過高分子量谷蛋白亞基和低分子量谷蛋白亞基 C型比例的變化而影響品質(zhì)。V224。zquez等研究表明，就面包小麥的沉降值而言，GluA3位點等位基因的變異對面筋強度沒有顯著影響，而GluB3位點等位基因的變異對面筋強度具有顯著影響[21]。最新研究認為GluA3對面團延展性的貢獻大小依次為 GluA3cGluA3e、GluA3aGluA3e和GluA3b GluA3c，并且半胱氨酸的數(shù)目和位置不同也可以引起它們對品質(zhì)貢獻的不同。目前進行LMWGS新基因的發(fā)掘，最終使LMWGS很好的應用于小麥育種。5. 小麥谷蛋白與品質(zhì)的關系小麥麥谷蛋白聚合體的組成、分子量的分布或麥谷蛋白大聚合體含量作為育種早代材料的品質(zhì)性狀選擇的一個可靠的生化指標。其中麥谷蛋白亞基組成及其含量對面粉的影響成為研究的趨勢，麥谷蛋白含有20多種亞基，麥谷蛋白所含壓機的種類和含量，均與面筋的品質(zhì)有關，并直接決定著面制食品制作的品質(zhì)。小麥麥谷蛋白是由許多肽鏈經(jīng)分子間二硫健結(jié)形成的大聚合體，該聚合體的組成、含量和分子量布直接影響著小麥品種的品質(zhì)，并已經(jīng)證實小麥麥蛋白及其組分對小麥的面團的特性，尤其是與面包焙品質(zhì)有重要作用。麥谷蛋白聚合體分子量的大小又與麥谷蛋白的解性有關，因此根據(jù)麥谷蛋白在十二烷基硫酸鈉DS）中的溶解性可分為SDS可溶（GMP）與SDS不溶（SGP）麥谷蛋白聚合體，兩者相對比例的大小也可反映其麥谷蛋白分子量大小的分布進而決定面筋強度和品質(zhì)。有研究表明GMP 的相對含量與團的強度呈顯著的正相關。優(yōu)良的小麥品種，其較大分子量的GMP的比例高品質(zhì)差劣的。因此，我國小麥品種蛋白質(zhì)中的GMP量總體水平偏低，可能是造成我國小麥加工品質(zhì)相較差的原因之一。對于SGP的研究發(fā)現(xiàn)，含較多、大分子量的SGP的小麥品種的面團特性強于含量少的。也有研究發(fā)現(xiàn)GMP含量與沉降值、面團形時間、穩(wěn)定時間相關顯著，GMP含量高的品種其面強度較大，最終面包烘烤品質(zhì)較好。大量研究發(fā)現(xiàn)麥谷蛋白在還原狀態(tài)下，根據(jù)在SPAGE 中遷移率的不同其亞基又分為高分子量蛋白亞基（HMWGS）和低分子量谷蛋白亞基MW
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