小麦(Triticum aestivum L.)是我国重要的谷物作物,产量的高低对粮食的生产安全至关重要,传统育种的产量增长潜力似乎无法应对到2050年人口增长速度及极端天气频发的状况,利用分子育种已逐渐成为提高作物产量的重要途径,然而,对小麦粒重相关基因的研究还十分有限。因此,迫切需要发现新的关键基因,阐明可持续提高产量的复杂分子机制,以开发高产和广适的小麦品种。课题组前期通过QTL定位,结合亲本的转录组学和蛋白质组学关联分析鉴定克确认细节隆了一个籽粒大小相关E3泛素连接酶基因TaBB,本研究利用生物信息学、转基因技术、转录组学、互作蛋白筛选等对该基因调控机制进行了初步研究,取得以下结果:1:TaBB的三个同源基因(TaBB-1A,-1B,-1D),分别存在多个可变剪切形式,可能与该区域存在的一个由9个氨基酸组成的串联重复序列有关,分别最长编码539 aa,548 aa,530 aa的蛋白质。在C-末端存在一个保守的E3泛素连接酶典型的结构域RING-H2,能够与E2泛素结合酶相互作用(TaE2),功能分析表明其通过泛素介导的蛋白酶体依赖性参与蛋白质分解代谢过程。TaBB编码蛋白质富含甘氨酸,分子量在49.20KDa～58.93 KDa,理论等电点5.42～6.02,带负电荷残基数多于正电荷,属于不稳定的(41.72～47.16)亲水性(-0.50～-0.61)蛋白质,不具有跨膜结构和信号肽,烟草亚细胞定位显示了细胞质中发挥作用。蛋白进化分析与小麦的起源相一致。2:通过对3个Adoptive T-cell immunotherapy小麦品种TaBB-CDS序列分析发现在大粒小麦“P271”TaBB-1B第一外显子(615~(G-A),同义突变)和第2外显子(1408~(A-G),Ser→Gly)上存在2处SNP位点。通过转基因小麦分析籽粒大小和果皮发育表明,RNAi-TaBB的粒宽增加约5.02%,千粒重增加约7.16%,OE-TaBB籽粒宽度减少约7.32%,千粒重减少约9.54%左右,并且能够影响母体果皮细胞的长度,宽度和面积。3:TaBB基因在籽粒发育初期的表达量高于其它组织,尤其是胚乳和糊粉层且TaBB-1B表达量高于-1A,-1D,花后14天左右籽粒中表达量达到峰值,后随着发育进程有所下降。基因共表达(WGCNA)、蛋白质互作网络(PPI)和RNAi-TaBB与野生型花后14天籽粒转录组(RNA-seq)分析均表明可能与醇溶蛋白、谷蛋白亚基、糖代谢、淀粉酶抑制蛋白和种子贮藏蛋白等有关,GO富集显示与细胞蛋白质修饰过程、蛋白水解、丝氨酸型内肽酶抑制剂活性、碳水化合物代谢、脂质代谢、泛素结合和α-淀粉酶抑制剂活性等有关,KEGG富集在内质网中的蛋白质加工、泛素介导的蛋白水解、淀粉和蔗糖代谢等途径。TaBB启动子区的46个参与光反应元件和4个参与醇溶蛋白代谢调控元件及酵母双杂交筛选的光合作用核心酶–核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的大亚基TaRbcL的相互作用表明其可能在光合作用中发挥作用。综上所述:E3泛素连接酶TaBB的C-端RING-H2结构域与TaE2互作,而N-端结构域与TaRbcL互作,并可能通过由9个氨基酸组成的串联重复序列区的可变剪切改变与Tselleck NSC 125973aRbcL互作的活性或泛素化的功能,在光合作用途径中参与碳水化合物代谢过程以影响籽粒中淀粉和醇溶蛋白的形态和数量来负调控籽粒宽度,进行影响籽粒大小的形成。