小麦Wx基因突变体的建立及其淀粉特性的研究

以小麦品种藁城8901为母本,糯麦1号为父本,用“单粒传”法构建了一个含有8种Wx基因突变类型的重组自交系群体 (RIL) 。应用改良的SDS-PAGE方法对RIL-7的Wx基因突变类型进行检测,发现在228个株系中,正常类型的株系有34个,Wx-A1突变体为26个,Wx-B1突变体为32个,Wx-D1突变体30个,Wx-A1和Wx-B1位点同时突变的有28个,Wx-A1和Wx-D1位点同时突变的有20个,Wx-B1和Wx-D1位点同时突变的为28个,3个Wx基因位点均突变的为16个。卡方测验证明,3个Wx基因位点的突变符合孟德尔遗传规律,属于质量性状遗传。田间试验表明,8种类型之间在初花期、株高和穗粒数上无显著差异,但在穗长、每穗小穗数和千粒重上Wx-A1突变型显著低于其他7种类型,而7种类型间无显著差异。淀粉特性研究表明,不同Wx蛋白缺失显著影响直链淀粉含量、淀粉糊化特性和淀粉凝胶的质构剖面分析 (TPA) 特性。正常类型的直链淀粉含量最高(20.8%),糯麦的最低(1.1%)。糯麦淀粉的峰值黏度和稀澥值较高,但其低谷黏度、最终黏度和反弹值较低,与其他缺失类型间差异达5%显著水平。凝胶的TPA测试表明,随着直链淀粉含量的降低,凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性显著降低,而黏聚性和回复性显著升高。直链淀粉含量与糊化特性的低谷黏度、最终黏度、反弹值、峰值时间和糊化温度之间正相关达1%显著水平(r=0.892~0.965),与峰值黏度、稀澥值呈1%水平负相关( r=－0.892, r=－0.945);直链淀粉含量与凝胶TPA参数的黏聚性、回复性呈极显著负相关(r=－0.928, r=－0.829),与凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著正相关( r=0.869~0.979)。     

小麦Wx基因突变体的建立及其淀粉特性的研究

以小麦品种藁城8901为母本，糯麦1号为父本，用“单粒传”法构建了一个含有8种Wx基因突变类型的重组自交系群体 (RIL) 。应用改良的SDS-PAGE方法对RIL-7的Wx基因突变类型进行检测，发现在228个株系中，正常类型的株系有34个，Wx-A1突变体为26个，Wx-B1突变体为32个，Wx-D1突变体30个，Wx-A1和Wx-B1位点同时突变的有28个，Wx-A1和Wx-D1位点同时突变的有20个，Wx-B1和Wx-D1位点同时突变的为28个，3个Wx基因位点均突变的为16个。卡方测验证明，3个Wx基因位点的突变符合孟德尔遗传规律，属于质量性状遗传。田间试验表明，8种类型之间在初花期、株高和穗粒数上无显著差异，但在穗长、每穗小穗数和千粒重上Wx-A1突变型显著低于其他7种类型，而7种类型间无显著差异。淀粉特性研究表明，不同Wx蛋白缺失显著影响直链淀粉含量、淀粉糊化特性和淀粉凝胶的质构剖面分析 (TPA) 特性。正常类型的直链淀粉含量最高(20.8%)，糯麦的最低(1.1%)。糯麦淀粉的峰值黏度和稀澥值较高，但其低谷黏度、最终黏度和反弹值较低，与其他缺失类型间差异达5%显著水平。凝胶的TPA测试表明，随着直链淀粉含量的降低，凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性显著降低，而黏聚性和回复性显著升高。直链淀粉含量与糊化特性的低谷黏度、最终黏度、反弹值、峰值时间和糊化温度之间正相关达1%显著水平(r=0.892~0.965)，与峰值黏度、稀澥值呈1%水平负相关( r=－0.892, r=－0.945)；直链淀粉含量与凝胶TPA参数的黏聚性、回复性呈极显著负相关(r=－0.928, r=－0.829)，与凝胶的硬度、黏着性、弹性、胶着性和咀嚼性呈极显著正相关( r=0.869~0.979)。     

籽粒品质和淀粉组分对面粉糊化特性的影响

为了解析面粉糊化特性与籽粒品质和淀粉组分的相关关系,以70份农家种及高代为研究对象,分析糊化参数与籽粒品质(籽粒蛋白质含量、籽粒硬度、千粒质量和容重)和淀粉组分含量的相关关系。结果显示,除了与籽粒蛋白质含量和支链淀粉含量,面粉糊化参数与籽粒品质和淀粉组分的其他性状、指标均存在不同程度的相关性:直链淀粉含量与稀澥值和反弹值相关度较高(r=-0.67和0.62),而与峰值粘度和最终粘度相关度较低(r=-0.48和0.45);籽粒硬度与糊化温度高度负相关(r=-0.84),与峰值粘度、反弹值和糊化时间也显著相关,但相关系数较低,分别为-0.28,0.33和0.36;千粒质量与稀澥值和糊化温度低度相关(r=-0.27和-0.26),而容重与低谷粘度和最终粘度相关度较高,相关系数分别为0.43和0.40。总之,稀澥值和反弹值主要与直链淀粉含量相关,高稀澥值和低反弹值在较大程度上表明直链淀粉含量偏低,并且,高峰值粘度和低最终粘度往往也表明直链淀粉含量偏低;容重偏高往往意味低谷粘度和最终粘度也较高;籽粒硬度偏高在很大程度上预示糊化温度偏低。     

中国冬播小麦品种淀粉特性的遗传变异分析

研究淀粉特性的遗传变异有助于小麦面条品质的改良。分析了260份国内冬播小麦品种（系）和5份澳大利亚优质面条小麦品种的Waxy蛋白亚基组成和淀粉特性的遗传变异及其与籽粒硬度的关系。结果表明,除峰值时间外,国内小麦品种（系）的籽粒硬度和淀粉特性等性状都表现出较大的变异,籽粒硬度、峰值黏度、低谷黏度和稀澥值等性状     

花后不同强度遮光对糯小麦和非糯小麦淀粉组分和理化特性的影响

花后弱光影响小麦淀粉分子积累和结构形成,进而使面粉的加工品质和食用品质变劣。本研究以非糯小麦轮选987和糯小麦农大糯50206为材料,设置3个花后遮光处理(不遮光、遮光30%和遮光60%),研究了花后不同强度遮光对小麦籽粒中淀粉组分及其理化特性的影响。结果表明,花后弱光胁迫使小麦籽粒中总淀粉含量减少,A-型淀粉粒比例增加,淀粉相对结晶度增大。花后光照强度降低,轮选987淀粉的峰值黏度、谷值黏度、最终黏度、稀澥值和反弹值增大,而农大糯50206淀粉的上述参数则呈减小趋势。轮选987淀粉的起始温度、峰值温度和终止温度随弱光胁迫的增强而降低,而糊化焓呈增加趋势;相反,农大糯50206淀粉的上述热力学特征参数呈降低趋势。相关性分析表明,直链淀粉含量、直/支比、A-型淀粉粒体积比例与相对结晶度、峰值黏度、谷值黏度、稀澥值、糊化时间和糊化焓呈显著负相关,与最终黏度和反弹值存在极显著正相关。可见,小麦花后光照强度降低影响籽粒淀粉组分和粒度分布,从而改变了淀粉的晶体、糊化和热力学特性。     

播期对不同筋型小麦品种淀粉糊化特性的影响

选用强筋小麦9356、中筋小麦扬麦158和弱筋小麦宁麦9号为供试材料,研究了播期对不同筋型小麦品种淀粉糊化特性的影响.结果表明:播期和品种对小麦淀粉糊化特性均有极显著影响,最终黏度、回复值和糊化温度存在显著或极显著的播期和品种的互作效应.3个供试品种的峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度、回复值和峰值时间随播期推迟呈显著或极显著增加,但参数的变化幅度不同.强、中筋小麦的淀粉糊化特性与弱筋小麦的淀粉糊化特性有明显的区别,强筋和中筋小麦的淀粉糊化特性受播期的影响较弱筋小麦大.峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最终黏度与播种至成熟期降雨量均呈负相关,与开花至成熟期的降雨量均呈负相关,与开花至成熟期的日均温呈正相关,峰值黏度、低谷黏度、稀懈值与播种至成熟期的日照时数呈负相关,与开花至成熟期的日照时数呈负相关.     

小麦淀粉糊化特性与DArT标记的关联分析

小麦淀粉糊化特性是评价小麦加工品质和品质育种的重要指标之一。对不同年份和地点5个环境生长的矮孟牛姊妹系及其衍生系共109份材料的RVA参数(峰值黏度、低谷黏度、稀澥值、最终黏度、回生值和糊化温度)观测, 并利用混合线性模型分析其与覆盖小麦全基因组的971个DArT (Diversity Array Technology)标记的关联性。结果表明, 分布于19条染色体上的70个DArT标记与上述RVA参数显著关联(P≤0.001), R²值范围是0.2%~23.3%。2A、2B和2D染色体上标记与多个RVA参数都有关联, 且效应值较大。这为淀粉湖化特性的分子标记辅助选择提供了重要的信息。     

小麦籽粒A、B型淀粉粒淀粉构成与糊化特性的比较

以提纯的小麦胚乳A型和B型淀粉粒为测定对象,比较研究了A、B型淀粉粒的淀粉组成与糊化特性.结果表明,A型淀粉粒直链淀粉含量显著高于B型淀粉粒,而支链淀粉含量显著低于B型淀粉粒.与B型淀粉粒相比,A型淀粉粒含有较高的直/支链淀粉比.B型淀粉粒RVA参数中峰值粘度、低谷粘度、稀懈值、最终粘度、反弹值、峰值时间和糊化温度均显...     

基因型、地点及其互作对内蒙古小麦主要品质性状的影响

选用来自我国春播麦区高、中、低3种筋力类型的9个品种, 于2003和2004年分别种植在内蒙古6个代表性地点, 研究了不同品种在年份和地点间籽粒硬度、蛋白质含量、和面仪参数和淀粉糊化特性等主要品质性状的变化规律。结果表明, 所测品质性状受基因型和地点效应的影响均达极显著水平, 除籽粒蛋白质含量外, 其他品质性状受基因型和地点互作效应的影响达显著或极显著水平。强筋类品种的蛋白质含量、灰分含量、沉降值、和面时间、耐揉性和峰值黏度均较高, 出粉率和稀澥值中等。中筋类品种出粉率、和面时间和耐揉性较高, 灰分含量、峰值黏度和稀澥值较低。弱筋类品种的灰分含量、峰值黏度和稀澥值较高, 籽粒硬度、蛋白质含量、出粉率、沉降值、和面时间、耐揉性低。所有品种品质性状在地点间存在较大差异, 乌海市灰分含量、和面时间和耐揉性高, 籽粒硬度、沉降值、峰值黏度和稀澥值较低。杭锦后旗出粉率高, 蛋白含量和沉降值较低, 其他性状表现中等。呼和浩特市籽粒硬度、蛋白含量、面粉灰分、沉降值、和面时间和耐揉性高, 出粉率、峰值黏度和稀澥值低。赤峰市多数性状表现中等。通辽市籽粒硬度、蛋白质含量、峰值黏度、稀澥值和耐揉性较高, 其他性状表现中等。额尔古纳市蛋白含量和沉降值较高, 和面时间和耐揉性低。初步认为强筋和中筋类品种较适于种植在呼和浩特市与乌海市, 不适于种植在额尔古纳市; 2个弱筋类品种在6个地点均不太适宜种植。     

四川小麦品种淀粉特性、多酚氧化酶活性和黄色素含量相关基因的分子标记鉴定

优良面条小麦品种的重要品质特征包括较低的直链淀粉含量、低多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性和低黄色素含量。本研究利用3个Waxy蛋白、4个PPO活性和6个黄色素含量等位基因的分子标记,对2000-2012年期间四川省审定的105份小麦品种进行基因检测。结果表明:针对淀粉特性,含Wx-B1b基因(Wx-B1缺失)的品种有34份(32.4%),未检测到含Wx-A1b(Wx-A1缺失)和Wx-D1b(Wx-D1缺失)的品种;针对PPO活性,在Ppo-A1位点含Ppo-A1b(低PPO活性)的品种有55份(52.4%),在Ppo-D1位点含Ppo-D1a(低PPO活性)的品种有78份(74.3%);针对黄色素含量,在Psy-A1位点含Psy-A1b(低黄色素含量)的品种有56份(53.3%),未检测到含Psy-A1c的品种,在Psy-B1位点含Psy-B1b(低黄色素含量)的品种有59份(56.2%),未检测到含Psy-B1e的品种。105份品种中兼有Waxy蛋白亚基缺失(Wx-B1b)、低PPO活性(Ppo-A1b和Ppo-D1a)和低黄色素含量等位基因(Psy-A1b和Psy-B1b)的品种有10份,频率为9.5%。利用这些优质基因较全面的品种作为亲本材料,在品质育种中逐步导入上述优质基因,是综合提高四川小麦面条质量的有效途径。     

Polymorphism of waxy proteins in Iberian hexaploid wheats

A collection of 130 cultivars of bread wheat, 332 landraces of bread wheat and 144 spelt wheats was analysed for waxy proteins in the grain. The electrophoretic patterns showed very low polymorphism and most of the hexaploid wheats had the Wx-Ala, Wx-D1a and Wx-B1 alleles of ‘Chinese Spring’. Two alleles were detected at Wx-A1 (Wx-A1a, and Wx-A1b (null)), the latter was present in only 5.1% of the bread wheat landraces and 7.6% ofthe spelt wheats. No allelic variation was found at the Wx-D1 locus and all the hexaploid wheats had the Wx-D1a allele. Wx-B1 was the most polymorphic locus, with three alleles detected: Wx-B1a, Wx-B1b (null) and Wx-Blc coding for a Wx-B1 protein with a slightly different mobility from Wx-B1a. The null Wx-B1b allele was found in 10.8% of the bread wheat cultivars, 21.4% of the bread wheat landraces and 12.5% of the spelt wheats. Among the 604 hexaploid wheats analysed, only two bread wheat landraces (0.6%) and two spelt wheats (1.4%) had the null allele at both Wx-A1 and Wx-B1 loci.     

小麦(T. aestivum)Waxy-D1 基因缺失材料的发现及分析

利用SDS-PAGE技术, 从河北省及其它省引进小麦地方品种900份中, 鉴定出了普通小麦Waxy-D1基因缺失材料一份, Waxy-B1基因缺失材料6份。 这些材料的发现, 为我国开展品质育种研究打下了基础, 尤其是Waxy-D1隐性材料尤为稀少, 是至今为止世界上发现的第二份含有该隐性基因的地方品种。 在小麦淀粉遗传控制研究和品质育种     

Decrease of Waxy (Wx) Protein in Two Common Wheat Cultivars with Low Amylose Content

Two cultivars with a low amylose content, Kanto107 (K107) and K79, were discovered in Japanese common wheat (Triticum aestivum L.). The amount of Wx protein, identified as a single major starch granule-bound protein of about 61 kD by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), was greatly decreased in those two cultivars. Analysis of their Wx protein with a modified SDS-PAGE and two dimensional-PAGE showed that two of the three Wx proteins, produced by Wx-A1 and Wx-B1 loci, were not detected. It was thus concluded that only one locus, Wx-D1, was active in the two low amylose cultivars. These mutants were termed “partial waxy mutants” and considered to be very useful material for breeding waxy wheat.     

山西冬小麦品种Waxy蛋白分析及分子标记研究

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法分析了山西100份小麦品种(系)Waxy蛋白的缺失类型,筛选出缺失Wx-B1蛋白亚基的材料8份。利用2个STS标记和1个SSR标记对不同Waxy蛋白缺失类型进行鉴定,验证其在分子标记辅助育种中的有效性,结果表明:Wx-7A位点的STS引物在野生型中扩增出1条450 bp的特异带,而在缺失Wx-A1蛋白亚基的突变材料中扩增出1条327 bp的特异带;Wx-4A位点的STS引物在野生型中扩增出1条440 bp的特异带,缺失Wx-B1蛋白亚基的突变材料中没有该扩增片段;Wx-7A,Wx-7D位点的SSR引物在野生型中分别扩增出1条265 bp和1条204 bp的特异带,在缺失Wx-A1和Wx-D1蛋白亚基的突变材料中没有扩增出该特异带。这3个标记可以用于分子标记辅助育种。     

Amylose synthesis capacity of the three Wx genes of wheat cv. Chinese Spring

The Wx locus controls amylose synthesis in the cereal endosperm. Hexaploid wheat (Triticum aestivum L.) has the three Wx loci on chromosomes 7A ( Wx-A1), 4A (Wx-B1) and 7D (Wx-D1). To verify the effects of null alleles on reducing amylose content and determine the amylose synthesis capacity of each Wx gene independently and accurately, we produced eight possible types of recombinant lines carrying different null alleles at the Wx loci under the ‘Chinese Spring’ genetic background. Amylose content varied from 0% of the waxy ‘Chinese Spring’ to 25% of the ‘Chinese Spring’ normal type. The reducing effect of the single null alleles was the largest in Wx-B1b, and there was no significant difference between Wx-A1b and Wx-D1b. More than 3% reductions in amylose content were detected in the double null types. The results of the double null lines further demonstrated that for the capacity of amylose synthesis, Wx-B1a predominates and produces 21–22% amylose, followed by Wx-D1a (20–21%) and Wx-A1a (15–18%). These significant differences were partly correlated with variation in the amounts of the Wx proteins produced by different Wx genes. However, comparisons of the double null lines with the single null or normal lines indicated that amylose content was not linearly proportional to the number of the Wx genes, suggesting that the Wx genes act in an epistatic manner. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

小麦Wx基因近等基因系的创制及其对直链淀粉含量、面条感官品质的影响

为明确不同Wx基因对小麦直链淀粉含量的影响以及筛选面条品质优异的基因型,以糯小麦品系Caiwx (aabbdd)为3个Wx基因隐性突变供体亲本,以扬麦01-2 (AABBDD)为轮回亲本,利用连续回交结合花粉碘染、STS标记和同工酶标记检测方法,创制了8种Wx基因纯合基因型的近等基因系,其基因型分别为AABBDD、AABBdd、AAbbDD、AAbbdd、aaBBDD、aaBBdd、aabbDD和aabbdd。利用这些基因型探讨了不同Wx基因对直链淀粉含量及面条感官品质的影响。结果表明,各系的直链淀粉含量为0.9%~24.8%,系间差异显著;糯小麦型(aabbdd)直链淀粉含量最低,双缺失型和单缺失型其次,双缺失型中aaBBdd型含量最高,单缺失型中AAbbDD型含量最低,表明Wx-B1对直链淀粉的合成作用最大。糯小麦型面条的色泽、表观、软硬度、黏性、韧性得分以及总分显著低于其他类型及轮回亲本扬麦01-2;单缺失型面条的色泽、表观得分、总分显著高于轮回亲本扬麦01-2,其中aaBBDD型面条品质表现突出,与市售优质面条粉“雪花粉”制作的面条得分相当,而其他7种基因型及轮回亲本扬麦01-2的面条评分均显著低于雪花粉。说明可以通过遗传操作Wx基因培育优质面条小麦品种。     

小麦糯性突变体的筛选

利用SDS－PAGE技术，从河北省小麦地方品种及国内外小麦育成种1270份中，发现Wx-B1突变体63份，Wx-D1突变体4份，Wx－E2份。红蘖麦和白芒白等品种的发现，丰富了品质育种的亲本；长穗偃麦草的蜡质基因与小麦蜡质基因不同，可以进行更深入的分子水平研究。研究表明，地方品种和育成种具有相似的突变规律；国外优良品质材料含有较高的Wx-B1突变频率；国内以源自北京、山西、陕西、云南的材料突变频率最高；河北、河南、山东、江苏等省份突变频率居中；而四川、天津、黑龙江和安徽等省份的样本量太小，突变频率也最低。该频率分布规律为信后育成种筛选的重点提供了帮助。     

Genetic variation for waxy proteins and starch properties in Italian wheat germplasm

Granule-bound starch synthase (GBSS) is the primary enzymeresponsible for the synthesis of amylose in amyloplasts of cereal endospermcells. In bread wheat there are three structural genes (Wx-A1, Wx-B1,and Wx-D1) encoding for isoforms of GBSS. The loss of one or moreGBSS isoforms results in the reduction (partial-waxy) or absence (waxy) of amylose in the starch. Waxy wheats may find application inthe production of modified food starch and their flour may be used toextend the shelf life of baked products. In order to breed high qualitywheats able to produce bread with delayed staling, the genetic variabilityfor the waxy trait in our germplasm has been investigated. Weanalysed 288 cultivars of bread wheat, 139 cultivars of durum wheat andabout 200 accessions from other Triticum species. Gel electrophoresisshowed 63 bread wheats deficient in the Wx-B1, one in the Wx-A1 and one in the Wx-D1 protein isoforms, as well as one Triticum dicoccum lacking the Wx-A1 isoform. None of the analysedTriticum monococcum, Triticum durum, Triticum speltaand Triticum timopheevi accessions showed mutations at the Wxloci. The wheat accessions with Wx mutations were evaluated with aRapid Visco Analyser (RVA) to investigate starch properties. All theanalysed cultivars showed Peak Viscosity and Final Viscosity different fromthe normal wheat. Other analyses to evaluate the rheological characteristicsof the partial-waxy genotypes are under way and a breedingprogramme to select new waxy wheat varieties is in progress