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节节麦及栽培黑麦由于具有抗病、抗寒及高蛋白等优良特性,通常作为外源基因供体用于普通小麦遗传改良。Dof家族转录因子PBF(prolamin-box binding factor),在转录水平上参与调控麦类作物种子贮藏蛋白基因表达,直接影响到种子贮藏蛋白的积累,进而影响面粉加工品质。迄今,有关Pbff基因序列的详细信息仅限于普通小麦中国春,尚缺乏对节节麦及黑麦中该基因的相关研究。本研究以节节麦和黑麦为研究材料,进行Pbf基因克隆及序列分析,同时,将来源于黑麦的2个Pbf基因差异序列(KJ747373、KJ747378)进行原核表达、表达产物亲和纯化及品质效应鉴定等研究,以期为小麦品质改良提供候选基因资源。结果如下:(1)克隆得到14个Pbf基因,其中2个(KJ544771、KJ544772)来源于节节麦AS90及AS2386,长度为993 bp,编码330个氨基酸;12个(KJ747373～KJ747384)来源于黑麦材料ryeOl～ryel2,长度为987bp,编码328个氨基酸。(2)核苷酸序列分析表明,节节麦Pbf基因序列间及黑麦Pb/基因序列间均相对保守,其中,KJ747377、KJ747378、KJ747380及KJ747382等4个序列完全相同。进一步与来源于普通六倍体小麦及其祖先种测序得到的Pb/基因序列比对发现,节节麦来源的Pbf基因序列较黑麦Pbf基因序列与普通六倍体小麦及其祖先种测序得到的Pbf基因序列保守很多,其中节节麦来源的KJ544772与普通六倍体小麦中国春来源的1个Pbf基因序列(KC849701)完全相同,而黑麦Pbf基因较其它Pbf基因序列而言存在较大变异,除分布于整个序列的多处点突变外,还在3’-端编码PBF调控域的位置连续缺失6个碱基。(3)氨基酸序列分析表明,PBF是在细胞核中起作用的弱碱性的亲水蛋白,具有典型的DOF蛋白结构域。进一步与来源于大麦、普通六倍体小麦及其祖先种等其它物种PBF蛋白比对发现,位于N-端区36aa～90aa的DOF结合域(DOF Domain)的非冗余氨基酸在不同物种之间极端保守;位于26aa～29aa的核定位信号保守序列(NLS Core)及DOF结合域下游的Ser铰链区(SerHinge)在黑麦及大麦中完全相同,小麦及其祖先种之间相对保守,而黑麦及大麦与小麦及其祖先种之间存在稳定的单个氨基酸突变;C-端富天冬酰胺调控区的氨基酸序列在不同物种之间存在大量变异,其中小麦及其祖先种相对于大麦PBF蛋白质在该区域附近连续缺失3个氨基酸,而黑麦相对于小麦及其祖先种PBF蛋白质在该区域附近连续缺失2个氨基酸。(4)系统演化树分析表明,PBF蛋白具有物种特异性,其中,迄今已知的普通六倍体小麦PBF蛋白与节节麦AS23 86来源的PBF蛋白亲缘关系近于与节节麦AS90来源的PBF蛋白,所有节节麦来源的PBF与普通六倍体小麦PBF蛋白亲缘关系近于与乌拉尔图小麦PBF蛋白,黑麦PBF蛋白与大麦PBF蛋白亲缘关系近于普通六倍体小麦及其祖先种PBF蛋白。(5)SDS-PAGE对原核表达情况检测表明,黑麦Pbf基因(KJ747373、KJ747378)原核表达成功,进一步对其原核表达产物亲和纯化及微量掺粉实验,发现PBF蛋白对小麦加工品质具有正向效应且KJ747373优于KJ747378。