黄淮麦区南片小麦Glu-3位点等位变异分析

小麦的加工品质与低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)组成息息相关。为了尽快改良黄淮麦区小麦加工品质,应用STS分子标记与SDS-PAGE相结合的方法对小麦低分子量谷蛋白亚基Glu-A3、Glu-B3与Glu-D3位点的等位基因变异类型进行检测。结果表明:黄淮麦区南片356份小麦品种(系)中共检测到15种Glu-3位点等位变异,Glu-A3位点含Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c和Glu-A3d共4种等位变异,其分布频率分别为12.1%,13.5%,41.0%,33.4%;GluB3位点含Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3f、Glu-B3g、Glu-B3h、Glu-B3i和Glu-B3j共8种等位变异,其分布频率分别为8.71%,8.99%,23.0%,5.90%,7.30%,3.65%,0.28%,42.1%;Glu-D3位点含Glu-D3a、Glu-D3b和Glu-D3c共3种等位变异,其分布频率分别为40.2%,29.8%,30.0%。等位变异组合Glu-A3c/Glu-B3j/Glu-D3a分布频率最高(10.7%)。通过优质亚基的转育,多个优质亚基的聚合,将有助于改良我国小麦的品质。     

麦谷蛋白亚基Clu-1和Glu-3位点基因等位变异对小麦品质特性的影响

甲单向一步SDS-PAGE方法分析表明亲本品种Suneca和Cook在麦谷蛋白亚基的5个位点(Glu-B1,Glu-D1,Glu-A3,Glu-B3和Glu-D3)均含不同等位基因。本研究重点对Suneca×Cook的F_4代群体中在麦谷蛋白亚基位点均为纯合基因的60个系的出粉率(FY),面粉蛋白质含量(FP)及和面时间(PTM)进行了分析,以研究麦谷蛋白各亚基位点等位基因变异及位点间互作对小麦品质特性的影响。结果表明,不同基因型间出粉率无显著差异,Glu-D1位点等位基因d和a对FP的效应存在显著差异,Glu-Dld基因(编码5 10亚基)的正效应显著高于Glu-Dla基因(编码2 12亚基);Glu-D1、Glu-A3和Glu-B3位点上基因的等位变异对PTM有显著和极显著影响,含Glu-Dld、Glu-A3b和Glu-B3b基因的系分别比含Glu-Dla,Glu-A3d和Glu-B3h基因的系有较长的和面时间;Glu-B1位点上等位变异i和u以及Glu-D3位点等位基因b和e分别对PTM无明显影响。在这种遗传背景下,麦谷蛋白亚基位点对PTM的效应大小依次排列为Glu-D1>Glu-B3>Glu-A3>GIu-B1=Glu-D3。Glu-1位点和Glu-3位点间对和面特性的影响存在累加效应和互作效应。     

Glu-1位点缺失对小麦麦谷蛋白聚合体粒度分布及面团特性的影响

以Glu-1位点正常和部分缺失的小麦品系为材料,探讨HMW-GS和LMW-GS组成与谷蛋白聚合体粒度分布和面团特性的关系,为利用HMW-GS缺失系改良小麦品质提供理论依据。在20个供试硬白冬麦品系中,1个品系为Glu-A1位点缺失,5个品系为Glu-D1缺失,3个品系为Glu-A1和Glu-D1双缺失。所有品系的蛋白质含量皆较高(13.39%~14.12%),品系间无显著差异,缺失系与非缺失系间也无显著差异。Glu-1位点缺失显著降低了高分子量谷蛋白/低分子量谷蛋白比(HMW/LMW)、不溶性谷蛋白大聚体的含量和百分比。谷蛋白/醇溶蛋白比(GLU/GLI)在基因型间变幅较小,且在缺失系和非缺失系间无显著差异。Glu-1位点缺失显著降低了面团弹性,但显著提高了面团的延展性。部分Glu-1位点缺失系仍具有较高的面团强度和突出的延展性,谷蛋白聚合体粒度分布和面团特性受谷蛋白亚基组成和表达量的共同影响。研究结果表明,利用Glu-1位点亚基缺失可能是改善面筋延展性,提高食品加工品质的方法之一。     

小麦-黑麦远缘杂交后代高分子麦谷蛋白亚基变异分析

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE) 方法, 分析了小麦-黑麦远缘杂交后代的66个株系的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS) 组成.结果表明:(1)在29个母本为MY 11的株系中,有6个株系的Glu-1等位基因相对于母本MY 11发生了变异,1 B/1 R易位系中Glu-1位点发生变异的频率为66.67%,非1 B/1 R易位系中Glu-1位点发生变异的频率为8.69%.在36个母本为A 42912株系中,3个株系的Glu-1等位基因发生变异且这3个株系皆为1 B/1 R易位系,1 B/1 R易位系中Glu-1位点发生变异的频率为60.0%,非1 B/1 R易位系Glu-1位点没有变异;(2)对于母本为MY 11的株系,Glu-1三个位点上等位基因的变异均只有2种,即Glu-A 1 a(86.20%)、Glu-A 1 c(13.79%)、Glu-B 1 b(89.65%)、Glu-B 1 c(10.34%)、Glu-D 1 a(3.45%)、Glu-D 1 d(96.55%).对于母本为A 42912的株系,仅在Glu-B 1位点发生变异,即Glu-B 1 b(91.66%)、Glu-B 1 c(8.33%);(3)供试株系共出现6种高分子谷蛋白亚基组合,即(1,7 8,5 10)、(Null,7 8,5 10)、(Null,7 9,5 10)、(Null,7 8,2 12)、(1,7 8,5 10)、(1,7 9,5 10),两种母本不同的株系类型均是母本型HMW-GS组合(1,7 8,5 10)占绝对优势.本文分析了1 B/1 R易位株系具有高频率HMW-GS变异的原因,并就这些材料在小麦优质育种中的利用策略作了探讨.     

HMW-GS和LMW-GS组成对小麦加工品质的影响

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。以小麦品种PH82-2(亚基组成1, 14+15, 2+12和Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3c)和内乡188(亚基组成1, 7+9, 5+10和 Glu-A3a, Glu-B3j, Glu-D3b)的242份F₃和F₄株系(试验I)和91份产量比较试验材料(试验II)研究了贮藏蛋白组成对小麦加工品质的影响。结果表明,HMW-GS和LMW-GS等位变异对籽粒蛋白质含量的影响不大,但对加工品质均有极显著影响(P<1%)。就位点的效应而言,Glu-D1位点对加工品质的效应较大,而Glu-D3位点的效应较小。就单个亚基而言,在Glu-B1位点,14+15<7+9;在Glu-D3位点,Glu-D3c>Glu-D3b。1B/1R易位系的部分品质性状,如和面时间、曲线下降斜度和峰积分好于非1B/1R易位系。     

小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基多样性分析

采用SDS-PAGE方法,对我国9个麦区的76份代表性地方品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成比较分析,并探讨其与环境因素(平均海拔、年平均降雨量和年平均温度)的相关性。结果表明,25.0%的品种具有异质性,分别包含2~4种不同HMW-GS组合;在Glu-1位点共检测到14个等位变异,其中Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1等位变异数分别为2、7和5;发现了3个新等位变异,包括Glu-B1位点2个和Glu-D1位点1个。所有等位变异构成16种不同的亚基组合类型,以(N, 7+8, 2+12)为主,频率为69.7%。在Glu-1位点上,不同麦区遗传多样性分布存在一定的不均衡性,年平均降雨量和年平均温度与麦区多样性指数呈负相关。推测环境压力可能是地方品种多样性地区分化的重要因素。     

低分子量谷蛋白亚基GlU-A3和GlU-B3位点对小麦面筋强度和烘焙特性影响

低分子量谷蛋白亚基是小麦谷蛋白亚基的重要组成部分,黄淮麦区小麦低分子量谷蛋白亚基组成对品质的效应尚缺乏系统的研究。本研究采用SDS-PAGE方法,鉴定了黄淮麦区42个小麦品种的Glu-A3位点和Glu-B3位点低分子量谷蛋白亚基组成,分析了低分子量谷蛋白亚基对小麦面筋强度和烘烤品质的影响。结果表明,在Glu-A3位点,对面筋强度和面包烘焙品质正向效应为:d,b>a,e;在Glu-B3位点,对面筋强度正效应为:h,d>f>g,b,j,对面包烘焙品质正向效应为:h>f,d>g,b,j。Glu-A3d/Glu-B3h亚基组合具有较好的面筋强度和烘焙品质。就低分子量谷蛋白亚基单个变异位点对品质综合效应而言,Glu-B3位点对品质作用比较大,与Glu-B1位点相近,同时,高低分子量谷蛋白亚基之间存在着互作效应,以Glu-B1/Glu-A3和Glu-D1/Glu-B3位点的互作效应比较显著。Glu-A3和Glu-B3位点及其所编码的不同亚基种类对品质的效应差异显著,并且与高分子量谷蛋白亚基位点存在互作,对不同位点优质亚基的聚合将有助于小麦品质的遗传改良。     

建国以来山东省小麦品种及其亲本Glu-1位点的亚基组成和多样性分析

探讨建国以来山东省小麦品种Glu-1的亚基特点及其多样性,并有针对性地筛选含有优质亚基的亲本。用SDS-PAGE法对山东省建国以来推广的主要品种及其亲本的HMW-GS组成和多样性进行了分析。山东省小麦品种及骨干亲本在Glu-A1位点主要为两种等位变异类型“Null”和“1”;Glu-B1有“7+8”、“7+9”、“14+15”、“17+18”、“6+8”5个等位变异类型,但主要以“7+8”和“7+9”为主;Glu-D1有“2+12”、“2+10”、“5+10”、“4+10”、“4+12”、“2+11”6个等位变异类型,以“2+12”为主。在3个位点中,Glu-B1位点的多样性最丰富,其次为Glu-D1位点,Glu-A1位点的多样性最差。Glu-1的多态性指数从50年代的高点开始下降,在60年代达到最低点,之后缓慢上升,在90年代达到最高点,当前表现为下降的趋势。山东省小麦品种及其亲本缺少优质亚基组合,这为山东省小麦品种的改良提供了方向。     

小麦高分子量谷蛋白亚基间的互补效应对面包加工品质的影响

利用偃展1号的10个HMW-GS近等基因系,研究了不同HMW-GS基因对面包烘烤品质的效应。两年的品质测试结果基本一致,说明所用近等基因系是评价亚基组成对加工品质影响的较理想材料。不同HMW-GS组成对面包评分影响较大,变异系数达到21.5%。相关分析表明,面包体积与形成时间(r = 0.90, P < 0.01)、沉淀值(r = 0.89, P < 0.01)、稳定时间(r = 0.67, P < 0.05)和面粉蛋白质含量(r = 0.52, P < 0.05)均达显著正相关;面包评分与面包体积(r = 0.98, P < 0.01)、沉淀值(r = 0.93, P < 0.01)、形成时间(r = 0.89, P < 0.01)也呈显著正相关。Glu-A1位点1Ax1基因的表达可以提高多数品系的面包评分;当Glu-A1位点是Null、Glu-D1位点是5’+12时,Glu-B1位点等位变异的面包加工品质效应为7+8 > 14+15 > 6+8 > 7,而当Glu-A1位点是1号亚基、Glu-D1位点是5’+12时,Glu-B1位点的等位变异的面包品质效应为6+8 > 14+15 > 7;当Glu-A1位点是Null时,14+15与5+10组合优于与5’+12组合,7+8与5’+12组合优于与5+10组合;1Dx5基因的沉默显著降低面包烘烤品质,HMW-GS对面包品质的作用似乎在X-亚基和Y-亚基之间存在一定的配合效应,任何一种基因的缺失或沉默都会造成品质的明显下降。     

陕西省部分小麦栽培品种高分子量麦谷蛋白亚基组成及其与品质关系

本研究以36个陕西省主要栽培品种为材料,利用SDS-PAGE方法分析了高分子量麦谷蛋白亚基组成,并对其SDS沉淀值进行了测定,分析了高分子量麦谷蛋白亚基组成与代表面包烘烤品质的SDS沉淀值间的关系.结果表明:Glu-1位点存在着广泛的等位基因变异,在所分析的36个品种中,Glu-A1位点亚基1出现频率最高,为63.9%;Glu-B1位点等位基因变异最丰富,其中亚基7 8和7 9出现频率最高,其次为亚基14 15;Glu-D1位点亚基组成以2 12为主;对各位点品质评分与SDS沉淀值的简单相关分析结果表明各位点品质评分与SDS沉淀值均存在着显著或极显著相关关系,各位点影响大小依次为Glu-D1＞Glu-A1＞Glu-B1;Glu-1品质评分与SDS沉淀值极显著正相关.     

高分子量谷蛋白单亚基缺失对软质小麦宁麦9号加工品质的影响

基因敲除是研究高分子量谷蛋白(HMW-GS)亚基功能的重要方法。本研究以软质小麦宁麦9号野生型及其单亚基缺失系为材料,探讨了HMW-GS缺失对籽粒品质性状、谷蛋白组分含量和加工品质的影响。在29份参试品系中,野生型有3个穗系,Glu-A1x、Glu-B1x、Glu-B1y、Glu-D1x和Glu-D1y缺失型分别有5、7、5、5和4份。野生型与缺失型,以及缺失型之间的蛋白质含量、湿面筋含量、籽粒硬度和溶剂保持力无显著差异。缺失型的谷蛋白/醇溶蛋白、高分量谷蛋白/低分子量谷蛋白含量比值低于野生型,其中Glu-B1x和Glu-D1x缺失型的比值显著低于野生型(P<0.05)。缺失型的揉面仪峰值时间和8 min带宽变异范围分别为1.38~1.64 min和3.38%~3.98%,显著低于野生型的2.00 min和4.57% (P<0.05),以Glu-B1x和Glu-D1x缺失型表现最低。与野生型相比,缺失型的糖酥饼干直径均有增加,其中Glu-B1x、Glu-B1y和Glu-D1y缺失型饼干直径的增加达显著水平(P<0.05),而缺失型之间的差异不显著。在宁麦9号背景下,高分子量麦谷蛋白单亚基缺失弱化了面筋强度,改善了糖酥饼干加工品质,亚基敲除可能是进一步提高软质小麦加工品质的有效途径。     

小麦重组自交系群体HMW-GS的检测与分析

利用重组自交系群体--RILL-8群体的131个系为材料,检测和分析了其高分子量麦谷蛋白亚基及亚基组合.结果表明,RIL-8群体Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点编码的亚基分别为1、N,7 9、7 8和5 10、2 12,主要存在7种亚基组合类型.不同亚基及亚基组合类型在相同位点上仅存在1对等位基因差异,可以用其进行相同位点不同亚基及亚基组合对品质性状效应值的估算.     

HMW-GS和LMW-GS组成及1BL/1RS易位对春小麦品质性状的影响

分析了221份春小麦品种（系）的HMW-GS、LMW-GS组成和1BL/1RS易位状况,并用其中104份品种（系）研究了HMW-GS和LMW-GS等位变异及1BL/1RS易位对品质性状的影响。结果表明,1、7+9、5+10、GluA3a和GluB3j分布较广,频率分别为57.5%、45.2%、63.8%、29.0%和42.5%。1BL/1RS易位系相当普遍,西北春麦区和东北春麦区频率分别为44.3     

The high and low molecular weight glutenin subunits and ω-gliadin composition of bread and durum wheats commonly grown in Portugal

A collection of 63 bread wheats (Triticum aestivum L.) and 21 durum wheats (Triticum durum Desf.) commonly grown in Portugal since 1982 were characterized for the composition of wheat storage proteins (WSP), high molecular weight glutenin subunits (HMW-GS), low molecular weight glutenin subunits (LMW-GS) and ω-gliadins. The composition of HMW-GS, LMW-GS and &-gliadins, encoded at loci Glu-1, Glu-3 and Gli-1, respectively, was revealed by sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis. WSP allelic compositions of bread and durum wheat patterns were given. In the bread wheats, a total of 24, 24 and 18 patterns were observed for HMW-GS, LMW-GS and ω-gliadins, respectively. Forty-two different alleles were identified for the nine loci studied, Glu-A1 (3), Glu-B1 (7), Glu-D1 (4), Glu-A3 (5), Glu-B1 (7), Glu-D3 (2), Gli-A1 (2), Gli-B1 (8) and Gli-D1 (4). In the case of durum wheats, 19 alleles were identified: one allele at Glu-A1, two at Glu-B3, Glu-B2 and Gli-A1, three at Glu-B1, four at Glu-A3 and five at Gli-B1. For HMW-GS, LMW-GS and ω-gliadins, three, six and six different patterns were revealed, respectively. This study represents the first attempt to discriminate the bread and durum wheat varieties commonly grown in Portugal by the allelic variation of storage proteins. The database is useful for varietal identification and for plant breeders who seek to devise effective programmes aimed at improving wheat quality.     

黄淮麦区小麦品种高分子量谷蛋白亚基位点 与品质性状的数量分析

对黄淮麦区77个不同品种高分子量谷蛋白亚基及亚其组成与蛋白质含量和沉降值关系，通过回归、相关分析，结果表明：Glu-1三个位点对蛋白质含量和沉降值的回归、通径效应均可表示为：Glu-D1＞Glu-B1＞Glu-A1。其中，Glu-D1、Glu-B1与蛋白质含量和沉降值均相关显著。Glu-1三个位点亚基与蛋白质含量和沉降值的效应可分别表示为：1＞2*＞Null，14+15＞7+8＞17+18＞7，5+10＞2+12＞4+10。通过品种的亚基组成对其蛋白质含量和沉降值进行回归预测，结果可行，可靠性达显著水平。     

Allelic variation and composition of HMW-GS in advanced lines derived from d-genome synthetic hexaploid / bread wheat (<Emphasis Type="Italic">Triticum aestivum</Emphasis> L.)

The objective of this study was to identify allelic variations at Glu-1 loci of wheat (Triticum aestivum L.) advanced lines derived from hybridization of bread wheat and synthetic hexaploid wheats (2n = 6x = 42; AABBDD). Locally adapted wheat genotypes were crossed with synthetic hexaploid wheats. From the 134 different cross combinations made, 202 F₈ advanced lines were selected and their HMW-GS composition was studied using SDS-PAGE. In total, 24 allelic variants and 68 HMW-GS combinations were observed at Glu-A1, Glu-B1, and Glu-D1 loci. In bread wheat, the Glu-D1 locus is usually characterized by subunits 1Dx2+1Dy12 and 1Dx5+1Dy10 with the latter having a stronger effect on bread-making quality. The subunit 1Dx5+1Dy10 was predominantly observed in these advanced lines. The inferior subunit 1Dx2+1Dy12, predominant in adapted wheat germplasm showed a comparative low frequency in the derived advanced breeding lines. Its successful replacement is due to the other better allelic variants at the Glu-D1 locus inherited in these synthetic hexaploid wheats from Aegilops tauschii (2n = 2x = 14; DD).     

Glu-1位点等位变异及表达量对麦谷蛋白聚合体粒度分布的影响

选用我国春播麦区23份(试验I)和北部冬麦区21份(试验II)品种(系),研究了Glu-1位点等位变异及其亚基表达量对谷蛋白聚合体粒度分布的影响。结果表明,Glu-1位点等位变异及其亚基表达量显著影响谷蛋白聚合体的粒度分布,且影响程度受蛋白质含量,尤其是高分子量谷蛋白总量水平的影响。在高分子量谷蛋白总量较低时(试验I),Glu-B1和Glu-D1位点对不溶性谷蛋白大聚体含量(UPP)及其占聚合体蛋白总量的百分比(%UPP)的加性效应都达1%显著水平;Glu-B1和Glu-D1位点单个亚基对两者的贡献分别为7^OE+8^* >7+9 >17+18 >7+8和5+10 >2+12,具有5+10亚基组合的%UPP显著高于具有2+12的亚基组合。高分子量谷蛋白的亚基表达量与UPP含量呈高度正相关,相关系数为0.79~0.93(P < 0.01)。而在高分子量谷蛋白总量较高时(试验II),仅Glu-D1位点对%UPP的加性效应达5%显著水平,5+10亚基对%UPP的贡献显著高于2+12和4+12;亚基组合间的聚合体粒度分布无显著差异。高分子量谷蛋白的亚基表达量与UPP含量的相关系数为0.42~0.86(P < 0.05或0.01)。结合高分子量谷蛋白表达量和优质亚基进行选择,能有效提高不溶性谷蛋白大聚体的含量和相对比例,有利于面筋强度和加工品质的进一步提高。     

Genetic diversity of European spelt wheat (Triticum aestivum ssp. spelta L. em. Thell.) revealed by glutenin subunit variations at the Glu-1 and Glu-3 loci

Summary High and low molecular weight glutenin subunit (HMW-GS and LMW-GS) compositions of 270 European spelts, 15 Iranian spelts and 25 bread wheat cultivars were analyzed by one- and two-dimensional gel electrophoresis. The results revealed a total of 22 HMW-GS alleles (4 at Glu-A1, 11 at Glu-B1 and 7 at Glu-D1) and 32 allele combinations among the three Glu-1 loci. Two major genotypes of HMW-GS: 1, 13+16, 2+12 and 1, 6.1+22.1, 2+12 were found to occur in Central European spelt wheat cultivars and landraces at higher frequencies of 35 and 28%, respectively. The Glu-B1 locus displayed the greatest variation and genetic diversity index (H) was 0.69 whereas Glu-A1 and Glu-D1 showed H index values of 0.26 and 0.19, respectively. The dendrogram constructed by HMW and LMW glutenin subunit bands revealed that European spelts form a separated cluster from common wheat suggesting that spelt and common wheat form distinct groups. In addition, all 15 Iranian spelt land variety accessions differed from European spelts and possessed similar HMW-GS alleles to common wheat. Because of a wider polymorphism Central European spelt wheats are an important genetic reserviour for improving common wheat quality. Both authors contributed equally to this work