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。     

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。     

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%.     

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。     

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。     

甘肃冬小麦品种(系)面粉品质性状相关基因分析

为了解甘肃省近20年育成的106份冬小麦品种(系)中加工品质性状相关基因分布情况,用22个分子标记对供试材料的HMW-GS、LMW-GS、面粉色泽及籽粒硬度等品质性状相关基因进行了分析。结果发现,供试品种(系)的HMW-GS相关基因中,在Glu-A1位点检测到34份品种(系)含有AxNull,频率为32.08%;在Glu-B1位点检测到Bx7+By8和Bx14+By15共2种基因组合,分别占17.92%和25.47%;在Glu-D1位点检测到11份品种(系)含有Dx5+Dy10,占10.38%。对LMW-GS鉴定结果显示,29份品种(系)含Glu-A3d基因,分布频率为27.36%。HMW-GS和LMW-GS亚基组合中,含有4个、3个和2个位点优质亚基基因组合的品种(系)分别占0.94%、8.49%和3.77%。对面粉色泽相关基因Ppo-A1、Ppo-D1、Psy-A1、Lox-B1和TaPod-A1位点的检测发现,优异等位变异占比分别为39.62%、50.94%、31.13%、30.19%和38.68%。对籽粒硬度相关基因检测发现,在Pina、Pinb和Pinb-2等位变异位点的检测...     

绵阳(绵麦)系列小麦品种高分子量谷蛋白亚基分析

为研究高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)在四川小麦品质育种中的价值,利用SDS-PAGE方法对43个绵阳(绵麦)系列小麦品种的HMW-GS进行了分析。结果共检测出7种HWM-GS类型和9种亚基组合类型。Glu-A1位点有2种亚基,null(N)占优势;Glu-B1位点有3种亚基,7+9与7+8占优势;Glu-D1位点有2种亚基,优质亚基5+10占优势。优势亚基组合类型为N、7+8、5+10。在优质亚基中,1亚基出现的频率为27.91%,7+8亚基出现的频率为44.19%,5+10亚基出现的频率高达65.12%。随时间变迁,优质亚基1和5+10呈上升趋势,而7+8呈下降趋势。优质亚基对蛋白质含量、湿面筋含量、稳定时间和沉降值等品质性状都有正向影响,尤其是优质亚基1或5+10的导入显著提高了沉降值。因此,在四川小麦品质育种中,可以通过聚合优质亚基1和5+10来改善沉降值等品质性状;同时还应引进优质亚基2*、17+18和14+15。     

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。     

黄淮麦区小麦新品种(系)高分子量谷蛋白亚基多态性分析

为了解黄淮麦区小麦新品种(系)的品质状况,用SDS-PAGE方法对227份材料的HMW-GS组成进行了分析,共检测到10种等位基因变异和18种亚基组合,其中,各位点的主要亚基有:Glu-A1位点的1(61.67%),Glu-B1位点的7+9(62.11%)和7+8(21.59%),Glu-D1位点的2+12(53.30%)和5+10(40.97%);主要的亚基组合为"1,7+9,2+12"(21.59%)和"null,7+9,2+12"(19.38%)。研究表明,黄淮麦区小麦HMW-GS等位变异和亚基组合的多态性较为丰富,但分布严重不均,仍需引进含有2*、13+16和17+18等亚基的材料;优质亚基5+10和14+15的比例有所提高,但优质亚基组合的比例仍然很低,今后该地区小麦品质育种中应加强优质亚基组合的选择。     

小麦体细胞杂种渐渗系F6代的高分子量谷蛋白亚基组成与位点变异

为了发掘新的小麦高分子量谷蛋白亚基用于品质育种,测定了小麦/长穗偃麦草体细胞杂种F₆代共322个株系的高分子量谷蛋白亚基（HMWGS）组成,并进行了品质评分。结果表明,体细胞杂种株系在GluA1、GluB1和GluD1位点上的遗传变异率分别为0.52、0.58和0.46,一共出现27种不同的亚基组合形式,其中Null、7+9、2+12（同亲本小麦济南177）出现的频率最高,而2^*、7+8+9、2+5+12出现的频率最低;5+12出现的频率约为33.5%;在与优质可能相关的亚基组合当中,13+16出现的频率约为31.1%。由于5+12尚未有品质评分,因此部分株系无法给出分数。本研究表明,通过体细胞杂交可以产生大量的高分子量谷蛋白亚基/组合变异,这有助于今后小麦品质育种工作。     

甘肃小麦品种（系）面筋强度和糯蛋白基因分布规律研究

高分子量麦谷蛋白、 1B/1R易位系和糯蛋白基因是影响小麦面包、面条和馒头加工品质的重要因素。为明确甘肃省小麦品种（系）品质状况,用 Dx 5、 By8、 By9、Bx7^OE、 1B/1R、Wx等基因的特异性分子标记鉴定其对应基因在甘肃4个麦区298份小麦材料中的存在状况。结果表明,甘肃省小麦品种（系）中被检测基因分布频率在不同生态区域存在一定差异,从西部到东南部, Dx 5、 By8、Bx7^OE、 Wx-B 1b基因的检出频率逐渐降低,而 By9基因和1B/1R易位系检出频率逐渐升高;春小麦中 Dx 5（46.4%）、 By8（26.1%）、Bx7^OE（1.4%）、 Wx-B 1b（14.4%）基因的检出频率明显高于冬小麦中 Dx 5（26.3%）、 By8（25.0%）、Bx7^OE（0）、 Wx-B 1b（7.5%）基因的检出频率;但春小麦 By9（34.8%）基因、 1B/1R易位系（27.5%）检出频率低于冬小麦 By9（41.3%）、 1B/1R（38.8%）的被检出频率。面筋强度和糯蛋白基因的分布频率表明甘肃省小麦品种（系）用于加工面包、面条和馒头的品质状况较差,且从西部到东南部品质逐渐变劣,春小麦品质优于冬小麦。甘肃省大部分小麦品种（系）仅适宜于加工普通馒头和面条。     

A MALDI-TOF based analysis of high molecular weight glutenin subunits for wheat breeding

High molecular weight glutenin subunits play an important role in determining wheat dough quality as they confer visco-elastic properties to the dough required for mixing and baking performance. In this work, a collection of 103 genotypes of common wheat from 12 countries was used to analyse the composition of HMW-GS by SDS-PAGE and MALDI-TOF-MS. Results indicated that MALDI-TOF technology is suitable for analyzing most HMW-GS alleles. The allelic diversity at Glu-B1 locus include subunits 6+8b^*, 7, 7+8, 7+8a^*, 7b^*+8, 7^OE, 7^OE+8, 7^OE+8a^*, 7^OE+8b^*, 7+9, 13+16, 14+15, 17+18 and 20. The rapid identification of HMW-GS capability of MALDI-TOF-MS is discussed in relation to its value for screening lines in wheat breeding programs, especially in discriminating subunits 7^OE, 8a^* and 8b^* associated with superior quality. A new glutenin subunit 7b^*+8 was found in Japanese germplasm Eshimashinriki.     

陕西小麦 Glu A3和 Glu B3位点等位变异的检测和分析

低分子量谷蛋白亚基（LMWGS）与小麦品质密切相关。为了给陕西小麦的品质改良提供参考依据,采用STS分子标记,检测了175份陕西小麦品种（系） GluA3和 GluB3位点的等位变异组成。结果表明,陕西小麦 GluA3位点存在4种等位变异,即 GluA3a、 GluA3b、 GluA3c和 GluA3d,分别占12.6%、1.7%、58.3%和27.4%; GluB3位点存在8种等位变异,即 GluB3a、 GluB3b、 GluB3d、 GluB3e、 GluB3f、 GluB3g、 GluB3i和 GluB3j,分别占4.6%、2.9%、45.7%、0.6%、2.9%、8.5%、4.0%和30.8%。在陕西不同地区小麦之间,两个位点等位变异的种类、组合及其分布比例存在差异,这可能与地区间不同的自然地理环境、饮食习惯、育种目标及亲本选择有关。     

Glu A1和 Glu D1位点高分子量谷蛋白亚基共同缺失对弱筋小麦品质的影响

为了研究高分子量谷蛋白亚基(HMWGS)缺失对小麦品质的影响,以 GluA1和 GluD1位点HMWGS共同缺失材料2GS041410作供体亲本,以弱筋小麦品种扬麦13和扬麦18作轮回亲本进行回交,构建不同遗传背景的BC¹F³和BC²F³群体,测定受体、供体亲本的品质,以及回交群体BC¹F³和BC²F³中 GluA1和 GluD1位点HMWGS共同缺失纯合单株及两位点均正常表达纯合单株的品质。结果表明,供体2GS041410具有较低的SDS沉降值、较短的面团形成时间和稳定时间;在BC¹F³和BC²F³中, GluA1和 GluD1位点HMWGS共同缺失对蛋白含量影响不显著,但可显著或极显著降低SDS沉降值和水溶剂保持力(SRC)。 GluA1和 GluD1位点HMWGS双缺失在弱筋小麦品质育种中具有一定的应用价值。     

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。     

聚合7OE亚基1B/1R易位系材料的创制及其品质研究

为提高小麦1B/1R易位系的加工品质,本研究选用高分子量麦谷蛋白亚基组成为1/7+9/2+12的小麦1B/1R易位系品种科农199为母本,与高分子量麦谷蛋白亚基组成为1/7^OE+8^*/5+10的强筋春小麦品种津强6号杂交,利用分子标记在F₄代株系中筛选到一个7^OE亚基基因与黑麦碱基因聚合在同一条染色体上的1B/1R易位系材料。PCR结果显示,该聚合材料和非聚合材料在Glu-A1和Glu-D1位点没有差异。在温室种植条件下,对这些聚合材料和非聚合材料及其亲本进行麦谷蛋白溶胀指数(SIG)测定,结果表明,与1B/1R易位系亲本科农199比较,聚合5+10优质亚基后SIG值显著提高,聚合7^OE优质亚基后,SIG值进一步显著提高,部分聚合材料达到了强筋亲本津强6号的水平。将聚合材料和非聚合材料及其亲本种植于大田,发现聚合5+10和7^OE优质亚基株系的乳酸-SDS溶剂保持力(LA-SDS SRC)和SDS沉降值均显著高于只聚合5+10优质亚基的株系,但未达到强筋亲本...