我国南部麦区小麦硬度基因多态性初步分析

籽粒硬度是小麦重要的加工品质性状,直接影响磨粉品质和食品加工品质.决定籽粒硬度的蛋白是分子量为15kD的Friabilin蛋白,由多种成分组成,其主要成分是两种富含色氨酸(Trp)的蛋白质Puroindoline a和Puroindoline b(Pina和Pinb),分别由位于5 DS染色体Hardness(Ha)住点的基因Pina和Pinb编码.本研究选取了我国长江流域和黄淮麦区南部、西南麦区和南方冬麦区104份小麦品种,分别用Pina和Pinb特异的引物通过PCR分子检测基因的有无和长度的多态性.结果表明,在检测的104种小麦中,有6个品种无Pina目标条带,7个品种无Pinb条带,12个品种既无Pina也无Pinb,属于双缺失类型.本实验条件下,无论Pina还是Pinb,PCR产物长度均无明显变化.推测,大多数硬质小麦均是由Pina或Pinb基因的单核苷酸变化、较小的插入或缺失突变引起的.本研究为进一步筛查Pina和Pinb基因突变奠定了基础.     

两个硬粒春小麦品种正反交中影响籽粒结构的母本和嘌呤吲哚等位基因评价

籽粒结构是小麦（Triticum aestivum L．）磨粉和最终利用品质的一种重要特性。位于5DS染色体Ha位点上的两个嘌呤吲哚基因（Pina和Pinb）突变和基因序列变异阐明了小麦籽粒结构的大部分变异。其他因素包括不同母本背景产生的效应也要影响籽粒结构。为了调查不同母本背景中两个嘌呤吲哚等位基因的效应，本研究用小麦品种ID377S（Pina—D1b／Pinb—D1a）和Klasic（Pina—D1a／Pinb—D1b）进行正反交，然后在两个连续世代F7和F8检测了其正反交衍生的228个重组自交系。     

CIMMYT新型人工合成小麦Pina和Pinb基因等位变异

六倍体人工合成小麦由硬粒小麦（Triticum turgidum subsp. durum）与粗山羊草（Aegilops tauschii Coss.）杂交产生,是研究小麦进化过程中基因变异的重要材料。以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供的57份由野生二粒小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）与粗山羊草杂交产生的新型人工合成六倍体小麦为材料，用单籽粒特性测定仪和Pina、Pinb特异性PCR引物对其籽粒硬度变异以及控制籽粒硬度的主效基因Pina和Pinb的分布情况进行了研究。结果表明，这些材料的SKCS硬度值变异较大，从10.5到42.6，其中15~30的占78%。共有Pina-D1a、Pina-D1c、Pinb-D1h和Pinb-D1j 4种等位变异型，基因型为Pina-D1a/Pinb-D1j的8个，占14%；基因型为Pina-D1c/Pinb-D1h的49个，占86%。方差分析表明，基因型Pina-D1a/Pinb-D1j与Pina-D1c/Pinb-D1h对籽粒硬度的影响差异不显著，但父本粗山羊草和母本野生二粒小麦以及二者间的互作对籽粒硬度有显著影响，说明除Pina和Pinb外，还有其他微效基因影响籽粒硬度的形成。     

陕西历代小麦品种籽粒硬度演变规律研究

利用单籽粒谷物特性测试仪和PCR扩增方法对170余份陕西省历代和当代主要小麦品种(系)的籽粒硬度及基因Pina和Pinb等位变异进行了研究,以揭示陕西省小麦品种换代过程中籽粒硬度的演变规律。其中,历代品种(系)材料51份,硬质麦占39.22%,混合麦占60.78%;Pina-D1b等位基因类型为9.80%,Pinb-D1b等位变异类型为47.06%;当代小麦品种(系)119份,硬质麦占38.66%,混合麦占61.34%;Pina-D1b等位变异类型为17.65%,Pinb-D1b等位变异类型为39.50%;Pina基因所占比例为14.29%,Pinb基因所占比例为63.03%;陕西省历代小麦品种硬度平均数呈先降后升趋势,总体呈现逐渐上升。     

小麦硬度主效基因Pina和Pinb的克隆和序列分析

籽粒硬度是小麦品质改良的重要目标性状. 根据已报道的谷类作物中硬度主效基因Pina和Pinb的DNA序列, 设计了两对简并引物, 以我国软质小麦品种京411基因组DNA为模板, 进行PCR扩增, 分别获得了约450 bp的Pina和Pinb基因的全长特异性片段. 将其克隆到pGEM-3Zf(+)上, 重组子和酶切鉴定正确后, 进行序列测定和分析. 结果表明, 与     

华山新麦草籽粒硬度吲哚蛋白基因的分离与序列分析

采用AS-PCR技术,从华山新麦草基因组DNA中分离获得了其籽粒硬度吲哚蛋白Pina(HM 448475)和Pin b(HM448476)的基因序列.DNA序列分析显示,这2条序列相似性仅为69.25％,它们与小麦、山羊草、黑麦、燕麦和大麦亲缘种属植物等的Pin a和Pin b基因序列具有93％以上的一致性;推导的氨基酸序列分析显示,序列HM 448475(Pin a)和HM 448476(Pin b)都具有籽粒硬度吲哚蛋白基因的19个氨基酸残基组成的信号肽,与脂类易于结合的色氨酸结构域WRWWKWWK( Pin a)或WPTKWWK( Pin b),以及位置固定的10个半胱氨酸残基等典型结构特征,同时,这2条序列与小麦、山羊草等亲缘植物的Pin a和Pin b基因氨基酸相比,分别有15个和8个主要位点的差异;系统进化树分析显示,序列( HM 448475)可能为Pin a基因家族中的一个新类型,而序列(HM 448476)与智利大麦的Hordoindoline b基因具有相对较近的亲缘关系.研究表明,华山新麦草含有与麦类作物差异较大的控制籽粒硬度的等位基因.该研究对保护利用华山新麦草、丰富小麦籽粒硬度基因资源具有一定的理论意义和应用价值.     

Pinam、Pinbm和Gsp-1m基因表达载体构建及遗传转化

子粒硬度是小麦重要的品质性状之一,对小麦的磨粉及加工品质有重要影响。子粒硬度主要受位于染色体5D短臂上Hardness(Ha)的两个主效基因Puroindoline a(Pina)和Puroindoline b(Pinb)的调控及基因GrainSoftness Protein-1(Gsp1)的影响。从一粒小麦(Triticum monococcum)DV92中克隆基因Pinam,Pinbm和Gsp-1m,并构建以Bar基因为筛选标记的重组质粒PC186-Pinam,PC186-Pinbm,PC186-Gsp-1m,通过基因枪介导法将它们分别转入普通小麦科农199中。经过PCR和RT-PCR鉴定,Pinam,Pinbm和Gsp-1m基因分别获得2株转基因阳性苗,结果表明转入基因能在小麦中表达,但有关转基因小麦的子拉硬度还需进一步验证。本研究完成了单基因在普通小麦中的遗传转化。     

小麦籽粒淀粉分支酶同工酶基因型与酶活性关系研究

测定了71个小麦品种的籽粒淀粉分支酶活性,并采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）,鉴定了分支酶同工酶的基因型,以明确小麦籽粒淀粉分支酶（SBE）各同工型等位基因的分布特点和基因型组成,阐明分支酶活性与分支酶同工酶基因型的相关性。结果表明,分支酶有SBEⅠ和SBEⅡ两个基因位点,SBEⅡ位点未显现多态性,SBEⅠ位点存在多样性。在SBEⅠ位点鉴定出A、B、D_ⅰ和D_ⅱ共4个等位基因位点,各等位基因位点出现频率分别为9.9%、76.1%、95.8%和57.8%;共检测到9种基因型,其中基因型D_ⅰD_ⅱB、D_ⅰB和D_ⅰD_ⅱ有较高的分布频率,分别为45.1%、28.2%和8.5%。从单一位点分析,分支酶活性与SBEⅠ位点有显著的相关性,与SBEⅡ位点相关性不显著。由此可见,小麦籽粒胚乳淀粉分支酶同工酶不同基因位点和基因型对酶活性具有不同的遗传效应。     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦籽粒淀粉含量和组分及其特性的影响

为了研究不同硬度等位基因与小麦籽粒淀粉组分含量及特性的关系,为小麦品质改良提供依据,以7个硬度Puroindoline b位点近等基因系为试材,研究了不同硬度基因型对小麦籽粒淀粉组分含量及特性的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、支链淀粉含量最高;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的淀粉溶解度最高,而Pina-D1a/Pinb-D1d溶解度最低,两者差异达显著水平;不同基因型之间籽粒淀粉酶解力没有显著差异;冻融失水率以基因型Pina-D1a/Pinb-D1b最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型冻融稳定性最好,可能较适宜冷冻食品的制作;对于抗性淀粉,Pina-D1a/Pinb-D1b基因型的抗性淀粉含量最高、Pina-D1a/Pinb-D1d最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型有助于籽粒中抗性淀粉含量的提高。     

山羊草中嘌呤二氢吲哚-a、-b和籽粒软蛋白基因的序列多样性

山羊草（Aegilops tauschii）含有改良面包小麦（Triticum aestivum L．）所需的有价值的遗传变异材料。我们在Hardness（Ha）位点上检测到了核苷酸序列多样性，该位点包含有嘌呤二氢吲哚-a（Puroindoline—a；Piha—D1）和嘌呤二氢吲哚-b（Pinb—D1）基因以及亲缘关系紧密的Gsp-D1基因。在山羊草Ae．tauschii的50个样本中的全部位点上，     

山东小麦籽粒硬度演变规律研究

利用单籽粒谷物特性测试仪和PCR扩增、酶切及DNA测序技术,结合改良的friabilin提取及电泳分析方法,对山东省431份农家品种、63份历史品种和29份当前主栽品种的籽粒硬度分布以及Pina和Pinb等位变异类型进行研究,以探讨山东小麦籽粒硬度的演变规律。农家品种、历史品种和当前主栽品种中硬质麦比例分别为75.6%、12.7%和27.6%,混合麦分别占20.4%、19.0%和13.8%,而软质麦分别占3.9%、68.3%和58.6%。农家品种中共有6种基因型,Pina-D1b/Pinb-D1a和Pina-D1a/Pinb-D1p分别占硬质麦的38%和59.6%。历史品种中有4种基因型,8份硬质麦中Pina-D1b/Pinb-D1a占37.5%,Pina-D1a/Pinb-D1b占37.5%,而Pina-D1a/Pinb-D1p只占25.0%。当前主栽品种中,8份硬质麦全部是Pina-D1a/Pinb-D1b类型。长芒透垅白等3个品种的Pinb基因的核苷酸序列发生了双突变,起始密码子下游96 bp处碱基C突变为A,而且在265 bp处发生了A碱基的缺失,将其命名为Pinb-D1aa。     

Analysis of puroindoline a and b sequences from Triticum aestivum cv. `Penawawa' and related diploid taxa

Flanking sequences of the puroindoline a(pinA) and puroindoline b (pinB) genes from Triticum monococcum, T. urartu, Aegilops speltoides and A. tauschii were obtained by inverse PCR. Two accessions from each of these related diploid taxa were sequenced, and the sequences compared to those of the soft hexaploid wheat cultivar `Penawawa'. As expected from the origin of the D-genome in hexaploid wheat, the highest sequence identity was observed for the A. tauschii sequences, whereas the sequences for A.speltoides were the most divergent. The promoter sequences were further analyzed for putative regulatory elements, and the possible significance of several highly conserved sequence motifs is discussed. Western blots of Triton X-114 extracted proteins separated by SDS-PAGE confirmed the accumulation of pinA and pinB gene products in the endosperm of all the germplasm lines studied. The deduced amino acid sequences for the related diploid taxa do not imply any major structural changes as compared to the wild-type T. aestivum puroindolines, and is therefore in agreement with the soft endosperm texture of these species. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦面粉及面包和馒头品质的影响

明确不同硬度等位基因与加工品质的关系对小麦品质改良具有重要意义。本文以7个Puroindoline b位点近等基因系为材料,研究了不同硬度等位基因对小麦面粉及面包和馒头品质的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、蛋白质含量以及破损淀粉含量较高;而Pina-D1a/Pinb-D1d基因型的出粉率、面粉亮度较高,具有较好的磨粉品质。和面仪参数中的峰高、峰宽和8 min尾高均以Pina-D1b/Pinb-D1a基因型数值最高,Pina-D1a/Pinb-D1d 基因型最低,且两者之间的差异均达到显著水平;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的衰落角最小。Pina-D1a/Pinb-D1c和Pina-D1a/Pinb-D1d基因型具有较高馒头色泽和张弛性评分,较好的馒头制作品质;Pina-D1a/Pinb-D1e和Pina-D1a/Pinb-D1g基因型次之。Pina-D1a/Pinb-D1f基因型的面包总评分略优于其他基因型。     

Prevalence of a novel puroindoline b allele in Yunnan endemic wheats (Triticum aestivum ssp. yunnanense King)

Grain hardness is a major factor influencing the classification and end-use quality of bread wheat. In this study, 40 Yunnan endemic wheats, 21 historical cultivars and 66 current cultivars and advanced lines were investigated for kernel hardness and puroindoline alleles using molecular and biochemical markers. The frequencies of soft, mixed and hard genotypes were 10.0%, 5.0% and 85.0%, respectively, in Yunnan endemic wheats, whereas the corresponding frequencies were 47.6%, 23.8% and 28.6% in historical cultivars, and 36.3%, 6.1% and 57.6% in current cultivars and advanced lines. Four known puroindoline alleles, Pina-D1b, Pinb-D1b, Pinb-D1d and Pinb-D1e, were found in the hard wheat cultivars. Compared with endemic wheats and historical cultivars, current cultivars from Yunnan province have relatively high frequencies of Pina-D1b and Pinb-D1b alleles at 43.5% and 16.1%, respectively. All 32 hard Yunnan endemic wheats (Triticum aestivum ssp. yunnanense King) contained a new puroindoline b allele, designated Pinb-D1u, that was characterized as a single nucleotide (G) deletion at position 127 in the coding sequence of the Pinb gene, leading to a shift of the open reading frame (ORF) from position 14 in the deduced amino acid sequence and a stop codon corresponding to position Leu-18. The average SKCS hardness of genotypes with Pina-D1b (68.2) is significantly higher than those of Pinb-D1b (60.3) and Pinb-D1u (60.5). The study of puroindoline alleles in Yunnan germplasm could provide useful information for improving processing quality and further understanding the molecular basis of kernel hardness in bread wheat.     

CIMMYT普通小麦籽粒硬度等位变异的检测

籽粒硬度主要由5D染色体短臂的一对主效基因Ha控制,研究籽粒硬度等位变异有助于提高小麦的磨粉和食品加工品质。本试验对国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）的138份历史品种和代表性高代品系的硬度基因型进行了研究。在用SDS-PAGE鉴定Pina-D1b/Pinb-D1a时,用10%甘油代替水配制分离胶,用PDA代替甲叉配制分离胶和浓缩胶,增强了PINA和PINB两种蛋白带型的分辨率。结果表明,与其他国家硬质麦中Pina-D1a/Pinb-D1b类型偏多的特点明显不同,CIMMYT硬质小麦中puroindoline a（PINA）蛋白缺失类型（或称Pina-D1b/Pinb-D1a）较多,为118个,占85.5%;Pina-D1a/Pinb-D1a（野生型）为11个,占8.0%;Pina-D1a/Pinb-D1b类型有9个,占6.5%。其中,PINA缺失对小麦籽粒硬度的影响最大,与其他2种基因型硬度值之间差异达5%显著水平。先前研究结果表明,PINA蛋白缺失类型的磨粉品质和面包烘烤品质均劣于Pina-D1a/Pinb-D1b类型,因此,建议CIMMYT多引进一些其他硬度变异类型的小麦种质,如Pina-D1a/Pinb-D1b类型等,以改善其硬度基因型过度单一的局面,从而减少PINA蛋白缺失带来的不利影响。同时,也提醒我国以其他用途如抗病、抗旱等为目的,引种CIMMYT小麦时,还应充分考虑PINA蛋白缺失对磨粉和加工品质的不利影响,以更合理引进和有效利用CIMMYT种质资源。