小麦高分子量谷蛋白亚基功能的体外鉴定

通过SDS-PAGE方法回收纯化小麦高分子量谷蛋白亚基1Ax1、1Dx5、1Dy10、1Bx7、1By8和1By9,然后利用微量配粉方法将单个亚基分别添加到对照“京411”面粉中,经过揉混仪分析单个亚基对揉面特性的影响,进而确定各个亚基的功能特性。根据揉面时间、稳定时间等参数的变化,6个小麦高分子量谷蛋白亚基对面粉品质的影响表现为1Dy10 > 1Ax1 > 1Dx5 > 1By8 > 1Bx7 > 1By9。研究结果表明,通过揉混仪进行体外配粉检测是快速鉴定高分子量谷蛋白亚基功能的一种有效方法。     

小麦Glu-B1位点1Bx14+1By18新亚基对材料的创制及其对加工质量的影响分析

以小偃54为轮回亲本,以引进品种Prinqual为1Bx17+1By18的供体,培育高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）近等基因系,以期客观评价1Bx14、1By15、1Bx17和1By18等亚基（对）对小麦加工品质的贡献。近等基因系回交至BC₄代时发现一个1Bx17亚基不表达的重组体,该重组体经自交分离纯合后获得了携带新亚基对1Bx14+1By18且可稳定遗传的品系012912。采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）、酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）、小麦SDS微量沉降值和面粉揉面仪等方法。对小偃54和012912的谷蛋白及醇溶蛋白组成、总蛋白质含量、沉降值和揉面特性等指标进行了比较,结果表明,012912（1Ax1, 1Bx14+1By18, 1Dx2+1Dy12）与其轮回亲本小偃54（1Ax1, 1Bx14+1By15, 1Dx2+1Dy12）在谷蛋白成分上的唯一差别是以1By18替换了小偃54的1By15亚基,且1By18基因的表达量比小偃54的1By15表达量提高29%;012912品系的沉降值比小偃54高2.5 mL,揉面特性比小偃54好,说明1By18基因比1By15对面团加工品质的正向效应大。     

新疆小麦品种高分子量谷蛋白亚基及相关品质基因的分子标记检测

高分子量麦谷蛋白亚基、1B·1R易位系、多酚氧化酶(PPO)活性及黄色素含量等基因对小麦加工品质有重要影响,准确、快速鉴定这些基因对品质改良有重要意义.本研究对新疆当地及国内外引进的321份小麦品种进行SDS-PAGE分析,利用特异性分子标记对高分子量谷蛋白亚基中的Dx5、Bx7、By8、By9亚基、1B·1R易位系、PPO和黄色素含量基因进行鉴定.进一步验证分子标记检测的可靠性和准确性,为优质小麦分子标记辅助育种提供材料和方法.SDS-PAGE分析表明,供试材料有21种亚基类型,其中Glu-A1位点有3种类型,以null为主;Glu-B1位点有10种类型,Bx7+By8和Bx7+By9亚基占主导地位;Glu-DJ位点有8种类型,Dx2+Dy12和Dx5+Dy10占主导地位.分子标记检测表明,Dx5亚基的频率为38.3%,Bx7亚基的频率为85.7%,By8亚基的频率为38.9%,Bx9亚基的频率为42.7%;特异性PCR标记扩增与SDS-PAGE鉴定结果的吻合率分别为97.2%、98.4%、93.4%和97.2%.在新疆当地品种、其他国内品种和国外品种中,1B·1R易位系材料的频率分别为22.0%、31.5%和25.0%,Psy-A1b的频率分别为9.0%、10.8%和5.4%,Ppo-A1b的频率分别为38.0%、43.8%和45.7%,Ppo-Dla的频率分别为48.0%、66.9%和40.2%.同时含Ppo-A1b和Ppo-D1a的材料有74份,占23.0%.本试验中采用的基因特异性标记重复性好、准确率高,可有效用于小麦品质分子标记辅助选择.     

小麦胚乳贮藏蛋白高分子量谷蛋白亚基1Dy10单克隆抗体在品质育种中的应用——Ⅱ.胚乳贮藏蛋白HMW-GS1Dx5 1Dy10的鉴别

本文研究了利用免疫化学方法鉴别小麦胚乳贮藏蛋白高分子量谷蛋白亚基1Dx5 1Dy10的可能性。结果表明:1Dx5 1Dy10和1Dx2 1Dy12亚基与单克隆抗体的反应不同,利用特异性单克隆抗体可以鉴别小麦胚乳贮藏蛋白中是否含有1Dx5 1Dy10亚基,鉴别的准确度受抗体种类、抗体浓度及包被蛋白浓度的影响;HMW-GS在F_1籽粒中表现为倾母遗传。免疫化学测定法具有快速、简单、准确、所需样品少等特点,可用于育种早代的辅助选择。     

高分子量麦谷蛋白亚基HPCE高效分离及图谱鉴定

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。高效毛细管电泳技术(HPCE)以其用样少、速度快、精确度高等特点被越来越多地应用到分离鉴定中来。目前小麦HMW-GS的HPCE研究尚处于起步阶段, 对标准鉴定图谱的研究甚少,且已有分离体系在连续多次试验中的分离速度及分辨率仍有提升空间。本研究通过SDS-PAGE结合分子标记的方法鉴定了不同小麦品种的HMW-GS, 以“中国春”小麦为标样确立了HPCE高效分离体系, 体系条件为75 mmol L^-1 IDA+0.05% HPMC+15% ACN, pH 2.5, 电泳参数为毛细管内径25 μm, PDA检测波长200 nm, 分离电压20 kV, 运行温度30°C。通过混合进样方式对不同类型亚基进行HPCE分析, 建立了18个亚基的标准图谱, 亚基迁移顺序为1Dy12→ 1Dy10→ 1By9→ 1By8→ 1By18→ 1By16→ 1By20→ 1Bx17→ 1Bx20→ 1Bx13→ 1Bx6→ 1Bx7→ 1Ax2*→ 1Ax1→ 1Dx5→ 1Dx4→ 1Dx3→ 1Dx2,标准出峰时间依次为9.39、9.69、10.30、11.70、11.89、12.09、12.22、12.36、12.62、12.83、13.08、13.18、13.50、13.73、14.04、14.24、14.46和14.73 min, RSD<0.2%。以1Bx17为分界线, 9.39 min到12.36 min为y型亚基区域, 12.36 min到14.76 min为x型亚基区域。结合亚基迁移顺序、标准出峰时间及图谱特点可对小麦相关HMW-GS进行HPCE快速鉴定。本研究获得的分离体系及鉴定图谱可用于小麦HMW-GS定性分析和种质资源筛选。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基多重PCR扩增体系的建立

小麦的加工品质与小麦高低分子量麦谷蛋白的组成和含量密切相关,特别是Glu-1位点编码的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)的组成和含量.其中与好的加工品质相关的优质亚基如1Dx5、1Ax2*和1Bx7OB(over-expression)特异的分子标记已经被建立并应用于品质改良的分子育种.本研究的目的在于通过摸索PCR反应组分和循环参数对多重PCR反应结果的影响,建立一次反应能够同时鉴定1Ax2*、1Bx7OE和1Dx5亚基的多重PCR反应体系.结果表明:反应体系中的三种亚基的引物浓度比例和反应的Tm值是多重PCR成败的关键因素,当引物浓度比例为1Dx5:1Bx7CEL:1Ax2*=0.1:0.2:0.3或1Dx5:1Bx7OE:1Ax2*=0.1:0.2:0.4,Tm=60℃时1Ax2*、1Bx7OE和1Dx5亚基的多重PCR结果最好.利用HMW-GS的多重PCR的方法可以快速高效的鉴定多个亚基,可以进行小麦品质育种的复合分子标记辅助选择.     

小麦胚乳贮藏蛋白高分子量谷蛋白亚基1Dy10单克隆抗体在品质育种中的应用——Ⅰ.间接酶联免疫吸附测定法(ELISA)的建立

本文研究利用高分子量谷蛋白亚基1Dy10特异性单克隆抗体测定小麦胚乳贮藏蛋白中是否含有优质亚基1Dx5 1Dy10的免疫化学测定条件,建立适宜的间接ELISA测定法。结果表明:蛋白质提取剂种类对籽粒贮藏蛋白提取效率及1Dx5 1Dy10与1Dx2 1Dy12亚基的识别起决定作用。其中以10mMHCl较理想,还原剂DTT能提高1Dx5 1Dy10与1Dx2 1Dy12亚基的识别能力,蛋白提取时间、醇溶蛋白含量以及封闭液的种类都对实验结果具有重要影响。     

黄河中游粗山羊草三种y-型高分子量谷蛋白亚基的鉴定、克隆及系统进化分析

粗山羊草(Aegilops tauschii, 2n = 2x = 14, DD)是六倍体普通小麦的祖先之一,其高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)变异类型丰富,是小麦品质改良的重要基因资源。利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析了黄河中游地区161份粗山羊草的HMW-GS,发现3种编码序列未知的y-型亚基,即Dy10.5^t、Dy10.4^t和Dy10.5^*t亚基。通过AS-PCR扩增、克隆、测序和氨基酸序列推导,发现3种未知序列均具有典型HMW-GS的序列结构特征且较为相似,仅Dy10.4^t与Dy10.5^t亚基存在一个氨基酸重复单元的缺失,Dy10.5^t与Dy10.5^*t亚基在信号肽部位有一个氨基酸的替换(L-F)。通过对这3种HMW-GS与32个已知氨基酸序列的HMW-GS多序列比对和系统进化关系分析,证实Dy10.5^t、Dy10.4^t和Dy10.5^*t 3个亚基是D基因组编码的高分子量谷蛋白y-型亚基家族的新成员。     

利用SDS-PAGE鉴定转基因小麦HMW-GS的表达类型和后代遗传

采用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)在蛋白质水平上对T2～T5代小麦转基因株系高分子量谷蛋白亚基(HMW—GS)的遗传表达及其分离进行了鉴定和分析。结果发现，外源1Dx5和1Dy10基因在T2代部分株系中表达；在有的株系中出现了原亚基(8亚基)的缺失或沉默和新亚基(暂定8^*)的产生，因而检测出2 5 10 12，2 5 7 8^* 10 12，5 7 10，2 7 10 12的多种类型。对2 5 10 12型株系进行了多代跟踪分析，发现其在T2～T5代陆续发生分离，存在于不同单株、不同单穗的子粒和同一单粒后代之间。经筛选，获得了天然不存在的亚基类型为2 5 10 12，2 10 12，2 5 12等稳定表达的种质创新株系。     

小麦品质的麦谷蛋白亚基评定标准研究

测定了233份小麦面粉样品的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)含量、Zeleny-沉降值和谷蛋白大聚体(GMP)含量,并根据SDS-PAGE结果计算了其Payne亚基品质评分.结果表明,不同HMW-GS含量差异显著,不同HMW-GS所对应品种的HMW谷蛋白总量、沉降值、GMP含量、Payne品质评分平均值也存在显著差异,说明不同亚基对品质的影响存在显著差异.HMW谷     

小麦优质谷蛋白亚基分子标记多重PCR体系的建立与应用

Ax1/Ax2*、Dx5和过量表达的Bx7亚基(Bx7^OE)被认为是对小麦品质有正向效应的优质亚基。根据以上亚基特异性分子标记建立相应的多重PCR体系,经品种和群体检验,证明利用该体系鉴定亚基的结果稳定可靠、成本较低。利用该多重PCR技术对89份西藏小麦育成和推广品种(系)的优质亚基频率进行鉴定,结果表明, Dx5和Ax1/Ax2*亚基的频率均为12.4%,没有检测到Bx7^OE,同时携带两个优质亚基的材料频率为10.1%,该麦区品质育种必须加强优质亚基的引入。针对优质亚基Ax1/Ax2*、Dx5和Bx7^OE的多重PCR体系,为小麦品质育种亲本评价和通过杂交方法聚合优质亚基基因提供了一种实用可靠的标记辅助选择技术。     

Allelic variation and genetic diversity of high molecular weight glutenin subunit in Chinese endemic wheats (Triticum aestivum L.)

The high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) compositions of 66 Chinese endemic wheats were determined by sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Ten alleles at the Glu-1 loci were detected in 50 Tibetan weedrace wheat accessions which in combination resulted in seven different HMW-GS patterns. Four HMW-GS patterns were observed among 10 Yunnan hulled wheat accessions, and two patterns in six Xingjiang rice wheat accessions. Two novel alleles (Bx7** + By8, Bx7 + By8**) and two rare alleles (Dx2 + 1Dy12*, Dx2 + null) were found in Tibetan weedrace accessions, with one of the latter (Dx2 + Dy12*) also being found in Yunnan hulled wheat. The mean indices of genetic variation at the Glu-1 loci in Yunnan hulled wheat, Tibetan weedrace wheat and Xingjiang rice wheat were 0.2232, 0.1655 and 0.0926, respectively, showing that Yunnan hulled wheat and Tibetan weedrace wheat had higher genetic variation than Xingjiang rice wheat.     

Multiplex-PCR typing of high molecular weight glutenin alleles in wheat

In Australian commercial cultivars, each high molecular weight glutenin (Glu-1) homoeologous locus consists of one of two predominant alleles: Glu-A1a (subunit Ax1) or Glu-A1b (subunit Ax2*) at the GluA1 locus, Glu-B1b (Bx7 and By8 subunits) or Glu-B1i (Bx17 and By18 subunits) at the Glu-B1 locus, and Glu-D1d (Dx5 and Dy10 subunits) or Glu-D1a (Dx2 and Dy12 subunits) at the Glu-D1 locus. PCR-based assays have been developed in this study to discriminate between these common alleles at each locus. Primers specific for the Glu-A1 Ax2* gene give a single fragment of 1319 bp only in the presence of this gene. Primers targeting the Glu-B1 locus resulted in a co-dominant marker for which the Bx7 genotype produced two fragments (630 bp and 766 bp) and the Bx17 genotype a single fragment (669 bp). The third pair of primers was specific for the Dx5 gene and resulted in a single band of 478 bp. A multiplexed PCR assay was established which permitted the discrimination of the major HMW glutenins in a single PCR reaction and agarose gel assay. As the HMW glutenin composition of a wheat line is extremely important in determining the functional properties of wheat gluten, these markers are useful for the purposes of marker-assisted breeding. These markers may also be useful for the purpose of DNA-based identification of wheat varieties. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

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。