小麦HMW GS检测方法的优化及应用

为了准确快速鉴定小麦品种的HMW-GS组成,以18个已知HMW-GS组成的品种为对照,将4种不同浓度分离胶的SDS-PAGE与分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)相结合,构建一套适于检测HMW-GS组成的方法,并用该方法检测214份陕西小麦品种(系)的HMW-GS组成。4种分离胶浓度中,除了亚基7、7*与7OE和8与8*外,9%的分离胶可以很清楚地分离Glu1-位点的其他常见亚基,结合分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)检测对照品种,结果与已知亚基(基因)一致。用分离胶浓度为9%的SDS-PAGE结合分子标记(Bx7、Bx7OE和By 8)方法对陕西品种(系)检测结果表明,Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1分别有3、8和3个亚基种类,共28种亚基组合类型。以1、Null、7+9、7+8、7+8*、14+15、2+12和5+10为主要亚基类型,频率分别为55.6%、41.6%、43.9%、26.2%、10.3%、15.4%、79.0%和12.6%;同时在Glu-B1位点发现7+8*和6+8*亚基。该方法可以快速准确地评价小麦HMW-GS组成,有效区分Glu-B1位点的亚基7与7OE,8与8*,鉴定结果稳定可靠。     

四川小麦品种高、低分子量麦谷蛋白基因和1B/1R易位的分子标记鉴定

为给四川小麦品质育种提供参考信息,利用7个HMW-GS、17个LMW-GS和1个1B/1R易位的特异分子标记,对105份2000年后育成的四川小麦品种进行上述基因检测。结果表明:(1)针对HMWGS,在Glu-A1位点,含Ax2*的品种有2份,频率为1.9%;在Glu-B1位点,含Bx7、Bx20、Bx17、By8和By9的品种分别有73、26、4、45和30份,频率分别为69.5%、24.8%、3.8%、42.9%和28.6%,未检测到含Bx7OE的品种;在Glu-D1位点,含Dx5的品种有65份,频率为61.9%。(2)针对LMW-GS,在Glu-A3位点,含Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d和Glu-A3f的品种分别有2、2、63、29和9份,频率分别为1.9%、1.9%、60.0%、27.6%和8.6%,未检测到含Glu-A3e和Glu-A3g的品种;在Glu-B3位点,含Glu-B3b、Glu-B3d、Glu-B3f、GluB3g和Glu-B3i的品种分别有18、10、1、75和1份,频率分别为17.1%、9.5%、1.0%、71.4%和1.0%,未检测到含Glu-B3a、Glu-B3c、Glu-B3e和Glu-B3h的品种。(3)含1B/1R易位的品种有36份,频率为34.3%。(4)组合6种和5种以上优质基因的品种分别有2份(频率为3.8%)和15份(频率为14.3%)。可利用这些品种作为亲本,在四川小麦品质育种中逐步导入优质基因Ax2*、Bx7、By8、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3d、Glu-A3b和Glu-B3b,并淘汰1B/1R易位,优化四川小麦面筋优质基因组成。     

高分子量麦谷蛋白亚基组成及其与小麦品质性状的关系分析

为进一步明确小麦高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)与小麦品质性状的关系,以黄淮麦区的127份小麦品种(系)为材料,利用SDS-PAGE技术、近红外谷物分析仪、粉质仪和拉伸仪等对其进行HMW-GS鉴定和品质检测。结果表明,参试材料在 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1 3个位点上分别检测到2(x1、x-null)、4(x7+y8、x7+y9、x14+y15、x17+y18)、2(x5+y10、x2+y12)种不同的亚基类型,其中x1、x7+y9、x5+y10在各自位点上出现的频率均最高,分别为70.1%、42.5%和51.2%;共发现有14种HMW-GS组合类型,其中1Ax1/1Bx7+1By8/1Dx5+1Dy10和1Ax1/1Bx7+1By9/1Dx2+1Dy12出现的频率较高,分别为18.9%和17.3%。1Ax1、1Bx7+1By8、1Bx17+1By18、Dx5+1Dy10亚基对蛋白质、沉降值、稳定时间、最大抗延阻力和拉伸面积等品质性状有显著的正向效应,而1Bx14+1By15亚基对除蛋白质和湿面筋以外的其他品质性状有负向效应。携带1Ax1/1Bx7+1By8/1Dx5+1Dy10品种(系)的被测品质性状显著高于携带其他组合类型的品种(系),其次是携带1Ax1/1Bx17+1By18/1Dx5+1Dy10的品种(系),而携带1Ax-null/1Bx7+1By9/1Dx2+1Dy12和1Ax-null/1Bx14+1By15/1Dx5+1Dy10品种(系)的各个品质性状显著低于携带其他组合类型的品种(系)。该结果可为进一步提高优质亚基的育种利用率和我国小麦品质的遗传改良提供参考依据。     

甘肃小麦品种(系)HMW-GS遗传变异分析

为了了解甘肃省小麦品种HMW-GS的遗传变异和组成，为甘肃优质专用小麦品种筛选和品种改良提供依据,采用SDS-PAGE法，分析了254份甘肃省小麦材料(育成品种(系)和农家品种)Glu-1位点的HMW-GS变异，共检测到22种HMW-GS变异，Glu-A1位点3种，Glu-B1位点11种，Glu-D1位点8种。其中110个育成品种(系)的15种HMW-GS有27种亚基组合类型。Glu-A1位点有2种亚基，47．3％的品种该位点具有优质亚基；Glu-B1位点有7种亚基，76．4％的品种具优质亚基；Glu-D1位点有6种亚基，32．7％的品种具优质亚基。14．5％的品种(n：15)Glu-1位点具优质亚基。144份农家品种的18种HMW-GS共有29种亚基组合形式，Glu-A1位点有3种亚基,Glu-B1位点有9种亚基，Glu-D1位点有6种亚基，无优质亚基组合。     

HMW-GS分子标记多重PCR体系的建立及新疆春小麦的检测

为给新疆优质春小麦品种选育提供参考依据,利用小麦优质高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)基因的特异性标记,基于17份已知HMW-GS组成的品种(系),构建了3套多重PCR,体系Ⅰ可用于同时检测AxNull和Dx5基因,体系Ⅱ可同时检测Ax2*和By8基因,体系Ⅲ可同时检测Bx14和Dx5基因;用3套多重PCR体系分别检测17份小麦品种,其结果与SDS-PAGE检测结果完全一致,表明建立的3套多重PCR体系稳定可靠,可用于小麦品种优质HMW-GS基因聚合育种.利用此体系对85份新疆春小麦品种进行分析表明,AxNull和Ax1的频率均为24.7%,Ax2*为50.6%,By8为48.2%,Bx14(+By15)为0%,Dx5(+Dy10)为34.1%.     

冬小麦品种高低分子量麦谷蛋白亚基的分子标记检测

为了通过育种手段尽快改良小麦加工品质,利用Dx5、By8、By9、By16、Glu-A3、Glu-B3和1B.1R的特异性分子标记对221份中国冬小麦品种（系）进行HMW-GS、LMW-GS基因的等位变异及1B.1R易位系检测,结果表明：（1）在所检测的小麦品种（系）中,含Dx5、By8、By9的材料依次为58、79、119份,频率依次为26.2%、35.7%、53.8%;未检测到含By16的材料。（2）在所检测的小麦品种（系）中,Glu-A3位点上,含Glu-A3a、Glu-A3b、Glu-A3c、Glu-A3d的材料依次为30、1、111、79份,频率依次为13.6%、0.5%、50.2%、35.7%;未检测到携带Glu-A3e、Glu-A3f、Glu-A3g的材料;Glu-B3位点上,含Glu-B3d、Glu-B3g、Glu-B3f、Glu-B3h的材料较多,依次为64、47、18、11份,频率依次为29.0%、21.3%、8.1%、5.0%,含Glu-B3a、Glu-B3b、Glu-B3c、Glu-B3i的材料很少,依次为1、3、2、4份,频率依次为0.5%、1.4%、0.9%、1.8%;含1B.1R易位系的材料（即Glu-B3j类型）71份,频率为32.1%;未检测到含Glu-B3e的材料。（3）在所检测的小麦品种（系）中含最优亚基组合By8、Dx5、GluA3d、GluB3d的材料只有2份,频率为0.9%,说明聚合多个优良基因的小麦品质改良工作急需加强。     

花药培养与麦谷蛋白亚基分子标记结合选育小麦新品种的研究

为快速获得携带麦谷蛋白优质亚基基因的小麦新品种,提高小麦的品质育种技术水平,利用引进的矮败材料与和尚头、甘春20号、临麦34号等10个不同品种(系)杂交,并对杂交后代进行了花药培养,获得了115份花培株系;利用PCR对花培后代株系及杂交亲本进行了优质贮藏蛋白亚基分子标记检测,3个HMW-GS为 Bx7、 Bx14、 Dx5,3个LMW-GS为 Glu-A3ac、 Glu-A3d、 Glu-B3b。结果表明,在115份花培材料中, Bx7的出现频率最高,为94.78%,其余依次为 Glu-A3ac、 Dx5、 Bx14、 Glu-A3d和 Glu-B3b;获得了44份聚合4个亚基以上的材料;结合农艺性状鉴定,筛选出了3份综合性状优异的小麦新品系AB158、AB167和AB332。本研究将花培育种技术、分子标记辅助选择技术及矮败小麦育种技术进行了有机结合,其结果可为提升小麦品质育种技术水平提供参考。     

SDS-PAGE与分子标记相结合分析宁夏小麦HMW-GS组成与变化特点

为了建立准确有效小麦HMW-GS的检测方法,提高优质小麦品种鉴定和筛选效率,以已知HMW-GS组成的16份小麦品种为对照,优化完善SDS-PAGE结合分子标记检测小麦HMW-GS的方法,并对103份宁夏小麦品种进行了验证和分析。结果表明,8.5%的分离胶可以有效区分除了 Glu-B1位点的7^*、7^OE与8^*亚基之外的其他亚基,分辨效果优良;SDS-PAGE结合 Bx7^OE、 Bx7^*/Bx7和 By8基因的分子标记可以准确鉴定小麦HMW-GS。在103份宁夏小麦品种中,发现15种HMW-GS和29种组合类型;首次在该地区小麦品种的 Glu-B1位点检测出了携带7^OE、7^*和8^*亚基的品种;1/17+18/5+10为当地小麦HMW-GS的优势亚基组合类型,占20%。自1970年至2010年,HMW-GS的优质亚基（1、17+18和5+10）的出现频率呈明显增长趋势;宁夏小麦的HMW-GS种类和优质亚基出现频率随品种更换呈增加趋势。综上所述,分离胶浓度为8.5% 的SDS-PAGE和 Bx7^OE、 Bx7^*/Bx7和 By8分子标记的方法可准确有效地检测小麦HMW-GS组成,此方法可用于优质小麦品种的鉴定和筛选。     

云南省普通小麦育成品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为深入了解云南省建国以来普通小麦育成品种(系)的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成情况,利用SDS-PAGE电泳技术对152份云南省1950s以来普通小麦育成品种(系)HMW-GS组成和变异进行了分析。结果表明:(1)云南省普通小麦在Glu-A1位点具有N(56.58%)和1(43.42%)2种亚基类型,在Glu-B1位点具有7+8(42.11%)、7+9(34.87%)、6+8(0.66%)、14+15(7.24%)、17+18(13.16%)和13+16(1.97%)6种亚基类型,在Glu-D1位点具有2+10(5.26%)、2+12(54.61%)、5+10(24.34%)和5+12(15.79%)4种亚基类型;(2)云南省普通小麦HMW-GS组合类型比较丰富,共出现27种亚基组合类型,其中"N,7+8,2+12"、"N,7+9,2+12"、"1,7+8,2+12"与"1,7+9,5+10"较多,出现频率分别为20.39%、9.87%、7.89%和7.89%;(3)云南省各个时期育成品种(系)的HMW-GS品质评分基本维持在4.50左右,1990s以后育成的品种(系)中优质亚基5+10出现的频率随普通小麦育成时期的推移而逐渐增加。由此可见,云南省普通小麦的HMW-GS在Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点上表现出丰富的多态性,共有12种HMWGS等位变异,包括13+16、2+10和5+12三种稀有亚基类型和27种亚基组合类型;对加工品质具有正效应的优质亚基17+18和5+10频率较小,缺乏优质亚基2*。因此,在云南省普通小麦的品质改良中应加强优质亚基2*、17+18和5+10引入及合理应用。     

甘肃省冬小麦农家品种与改良品种的HMW-GS变异及品质效应比较

为了解甘肃冬小麦农家品种和改良品种HMW-GS变异及品质效应,为小麦品质改良和亲本选用提供依据,采用SDS-PAGE法和近红外反射光谱法检测340份品种的HMW-GS和其中252份的沉淀值、蛋白质和湿面筋含量.结果表明,340份品种在Glu-1位点共有14种亚基变异,34种亚基组合形式.Glu-A1位点共有3种变异,亚基缺失(null)的频率最高,1和2*亚基出现的频率改良品种(36.9%)比农家品种(12.0%)高;Glu-B1位点共有7种变异,7+8亚基出现的频率最高,改良品种比农家品种降低36.1个百分点;Glu-D1位点有4种亚基变异,2+12亚基出现频率最高,改良品种比农家品种降低11个百分点,5+10亚基的频率改良品种较农家品种提高17.6个百分点.含5+12亚基的农家品种及含14+15亚基的改良品种综合品质较优.从供试改良品种中筛选出在2个以上基因位点具有优质亚基的品种46个,其中10个品种在3个位点上都具有优质亚基.     

江苏淮北地区小麦品种资源籽粒硬度基因等位变异的KASP检测

为了解江苏淮北地区小麦品种资源的籽粒硬度概况及硬度基因型分布规律,以74份近年来江苏淮北地区所育品种(系)和38份来自黄淮其他麦区的常用亲本为材料,采用单籽粒谷物硬度测试仪、KASP标记检测技术和基因扩增及测序技术对其SKCS硬度值及硬度基因型进行鉴定。硬度检测结果表明,供试小麦品种(系)硬度变化范围较大,但硬质麦的比例最大,为70.5%。与常用亲本相比,江苏淮北地区育成品种中软质麦比例较高,为34.3%,但在高代品系中软质麦比例下降到20.5%。基因型检测结果表明,在Puroindoline-D1位点,供试品种(系)中共检测到4种基因型,即野生型(Pina-D1a/Pinb-D1a)、Pina-D1b、Pinb-D1b和Pinb-D1p,其频率依次为25.0%、2.7%、67.9%和4.5%。其中,野生型和Pinb-D1p主要分布在江苏淮北地区。不同硬度基因型的硬度值也存在差异,其中以Pina-D1b基因型的硬度值最高,野生型(Pina-D1a/Pinb-D1a)硬度值最低,Pinb-D1b和Pinb-D1p两硬质类型的籽粒硬度没有显著性差异。在Pinb-2位点,供试品种(系)中共检测到25份材料为Pinb-B2b基因型,包含21份硬质麦、2份混合麦和2份软质麦,其平均硬度值为63.8。     

Pins基因等位变异对磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响

为了探讨新疆冬小麦品种Pins基因等位变异对小麦磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响，对109份新疆冬小麦品种的籽粒硬度及其Pins基因等位变异、磨粉品质和新疆拉面加工品质进行测定，初步分析了新疆冬小麦品种资源籽粒硬度Pins基因的分布规律以及不同 Pins基因等位变异对籽粒硬度、磨粉品质和新疆拉面加工品质的影响。结果表明，新疆冬小麦品种属硬质麦类型，Pins基因型以 Pina-D1a、 Pinb-D1b和 Pina-D1a/ Pinb-D1b为主， Pins突变类型及Pins突变基因型组合类型小麦的籽粒硬度均显著高于野生型， Pinb-D1a基因型小麦的籽粒硬度最低，L^*值和a^*值最高，b^*值最低； Pinb-D1ab基因型小麦的吸水率最高。不同Pins基因型组合中，野生型小麦的籽粒硬度、b^*值和吸水率最低； Pina-D1a/ Pinb-D1aa的出粉率最高， Pina-D1a/ Pinb-D1ab的灰分含量最低，吸水率最高。Pins基因及其基因型组合对新疆拉面加工品质无直接影响，主要通过对灰分、面粉色泽和吸水率等磨粉品质的作用对新疆拉面产生间接影响。优质新疆拉面品种中，Pinb基因突变对新疆拉面加工品质的影响大于Pina基因突变，育种中应优先选择Pinb 基因突变型材料，其中 Pina-D1a/ Pinb-D1b可以作为重点选择的基因型组合。     

黄淮麦区部分强筋小麦品种的遗传差异分析

为明确黄淮麦区现有强筋小麦品种遗传组成，本研究利用SDS-PAGE、KASP技术和35K SNP芯片技术对黄淮麦区具代表性的27个强筋小麦品种进行了高分子量谷蛋白鉴定、品质相关基因检测及遗传多样性分析。HMW-GS鉴定结果显示，供试品种在 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1位点优质亚基分布频率分别为85.2%、74.1%和81.5%。从位点间亚基组合看，含有三个、两个及两个以下优质亚基的品种数为14个、10个和3个，分别占比51.9%、37.0%和11.1%。1BL/1RS、PPO活性和黄色素含量基因鉴定结果显示，优势单倍型非1BL/1RS、 Ppo-A1b(低PPO活性)、 Ppo-D1a(低PPO活性)、 Psy-A1b(低黄色素)和 Psy-B1b(低黄色素)分布频率分别为66.7%、66.7%、29.6%、48.1%和51.9%。同时含两个低PPO活性单倍型( Ppo-A1b/ Ppo-D1a)的品种有7个，占比25.9%;同时含两个低黄色素单倍型( Psy-A1b/ Psy-B1b)的品种有9个，占比33.3%。籽粒硬度基因鉴定显示，供试品种基因型较为单一，除西农5...     

57份陕西新育成小麦品种（系）HMW-GS组成及品质分析

为探究陕西关中地区小麦HMW-GS亚基与品质性状间的关系,采用SDS-PAGE法对57份陕西关中地区小麦品种（系）HMW-GS亚基组成及相关品质性状进行了分析。结果表明,供试品种（系）中共检测出7种HMW-GS亚基类型和8种HMW-GS亚基组合;Glu-A1位点上有3种亚基类型,分别为1、2^*和Null,以1亚基为主（78.95%）;Glu-B1位点上检测到7+8（61.40%）与7+9（38.60%）两个类型;Glu-D1位点上检测到5+10（70.18%）和2+12（29.82%）两个类型。3个HMW-GS基因位点编码亚基共组成8种亚基组合,品质得分6～10分,其中1/7+8/5+10组合品质得分10分,出现频率最高。就HMW-GS不同位点对品质性状效应进行分析发现,Glu-D1位点对b^*值、形成时间、稳定时间、弱化度和粉质质量指数的影响达到极显著水平（P＜0.01）;对面团流变学特性的影响,Glu-D1>Glu-B1。不同类型亚基对小麦品质的效应存在差异,7+8亚基对蛋白质含量、湿面筋含量和容重具有正效应,7+9和5+10亚基对形成时间和稳定时间的影响显著高于其他亚基（P＜0.05）;携带1/7+8/5+10亚基组合小麦的蛋白质、湿面筋含量和容重最高;携带1/7+9/5+10亚基组合具有较高面粉L^*值和面团流变学特性指标值。     

The Pinb-2 genes in wheat comprise a multigene family with great sequence diversity and important variants

The puroindoline genes Pina-D1 and Pinb-D1 located at the Ha locus on chromosome 5D of common wheat are considered the most important genetic determinants of grain hardness. The recent identification of Pinb-2 genes on group 7 chromosomes emphasises the need for detailed analysis of the genetics of this important trait. This study focussed on the analysis of Pinb-2 genes from accessions of hexaploid, tetraploid and diploid wheat, to address key questions related to their diversity and possible roles. Extensive DNA sequence heterogeneity was identified in the form of single nucleotide polymorphisms (SNPs), leading to seventeen reproducible haplotypes, of which thirteen are new. The results confirmed the known groups Pinb-2v1 to Pinb-2v5, identified a new group Pinb-2v6, and showed that the Pinb-2 genes comprised a small multigene family, at least in some genomes. The putative proteins exhibited changes at the important tryptophan-rich domain as well as basic and hydrophobic residues. A new Pina-D1 allele (at Ha locus) was also identified, designated Pina-D1t, with a premature stop codon at the TRD. Additionally, peptides designed on PINB-2 proteins displayed activity against bacteria and phytopathogenic fungi. The data strongly support the Pinb-2 genes being functionally relevant to roles including influencing grain texture.     

Milling and Chinese raw white noodle qualities of common wheat near-isogenic lines differing in puroindoline b alleles

Understanding the effects of different alleles at the puroindoline b (Pinb) locus on processing quality will provide crucial information for quality improvement. Seven near-isogenic lines (NILs) planted at two locations in the 2008 cropping season were used to determine the effect of puroindoline b alleles on milling performance and Chinese raw white noodle (CRWN) quality. The Pina-D1b/Pinb-D1a genotype possessed significantly higher values in grain hardness, protein content and starch damage than other genotypes, whereas the Pina-D1a/Pinb-D1d genotype had the lowest grain hardness and starch damage, with higher break flour yield, and less reduction flour yield, higher flour colour L*, and lower flour colour b*, than other genotypes. Farinograph parameters, except for water absorption, were not significantly affected by variation of puroindoline b alleles. Pina-D1a/Pinb-D1e had the highest peak viscosity, whereas the lowest value was observed in a Pina-D1b/Pinb-D1a genotype. For CRWN quality, higher noodle viscoelasticity was obtained in the genotype Pina-D1a/Pinb-D1e and Pina-D1a/Pinb-D1g, whereas Pina-D1a/Pinb-D1d had a lower smoothness score. Genotypes with Pina-D1a/Pinb-D1e and Pina-D1a/Pinb-D1g produced the best total noodle score. It was concluded that genotype Pina-D1a/Pinb-D1d had better milling qualities, whereas Pina-D1a/Pinb-D1e and Pina-D1a/Pinb-D1g had slightly superior CRWN qualities in comparison with other genotypes.     

Puroindoline genotype,starch granule size distribution and milling quality of wheat

Genetically-diverse wheat samples from the Australian Winter Cereals Collection propagated in two environments were sequenced to identify puroindoline genotypes then the relationships between flour yield, genotype, starch granule size distribution and starch-bound puroindoline protein content were investigated. The Pina-D1a, Pinb-D1b genotype resulted in a higher average flour yield than either the Pina-D1b, Pinb-D1a or the Pina-D1a, Pinb-D1a but the ranges of flour yields for the three genotypes showed considerable overlap. For both hard wheat genotypes (Pina-D1a, Pinb-D1b or Pina-D1b, Pinb-D1a), a higher proportion of type A to type C starch granules was associated with higher flour yield and this relationship accounted for between 31% and 33% of the variation in flour yield. This result is consistent with previously reported findings for soft wheat. For the Pina-D1a, Pinb-D1b genotype, increased flour yield was also associated with a decrease in starch granule-bound puroindoline protein, which accounted for 31–35% of the variation in flour yield across the two environments. The combined effect of starch granule type and associated puroindoline content accounted for 68% of the variation in flour yield within the Pina-D1a, Pinb-D1b genotype.