高效毛细管电泳（HPCE）对优质小麦HMW-GS的分离鉴定

为了解应用高效毛细管电泳(HPCE)技术定量分析优质小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)的效果,利用HPCE技术对13个小麦品种的HMW-GS进行亚基识别和定量分析,并与传统的SDS-PAGE电泳图进行了比较.结果表明,在HPCE电泳图中HMW-GS的亚基出现顺序与SDS-PAGE略有不同,亚基1Ax1早于1Bx7出峰,并且在主亚基之后还有小的亚基出现,尤其是1Dx2主亚基后面有3个小亚基.定量分析表明,优质小麦品种陕627的HMW-GS,不论单个亚基、亚基组合还是亚基总和的含量都高于其他小麦品种,且均达极显著水平.优质小麦品种陕715的HMW-GS含量除亚基1Ax1与陕627接近外,其余亚基和亚基组合都显著低于陕627.西农5211的HMW-GS因为不舍有亚基1Ax1,尽管其他亚基、亚基组合含量接近于陕627,但HMW-GS的总含量显著低于陕627.优质小麦的优质亚基含量较高.HPCE具有高效、灵敏、再现性高等特点,能够快速识别和定量分析小麦HMW-GS,可以为小麦品质育种或组合选择提供参考.     

小麦HMW-GS毛细管电泳高效分离体系研究

小麦高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）与小麦品质密切相关。为构建高效HMW-GS分离体系,以中国春为标准样,通过HPCE(毛细管电泳）方式,在亚氨基二乙酸（Iminodiacetic acid,IDA）缓冲液基础上,系统分析了不同组分浓度、pH以及毛细管电泳参数对HMW-GS分离效果的影响。结果表明,以15% 乙腈（Acetonitrile,ACN）+75 mmol·L^-1 IDA+0.05% 羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropyl methylcellulose,HPMC）（pH=2.5）为缓冲液,采用内径25 μm、检测长度27 cm毛细管,PDA检测波长200 nm,分离电压20 kV,运行温度30 ℃,样品10.0 kV进样5 s时,亚基分离效果最好,连续多次、多天重复电泳,均可获得稳定图谱。相比传统的Phos-gly体系,图谱分辨率更好,分离重现性更高（亚基出峰时间RSD值小于0.2%）。     

小麦低分子量谷蛋白亚基品质效应的研究

为了在小麦品质遗传改良中更好地利用低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)的品质效应,以35个小麦品种为材料,对17种LMW-GS的品质效应进行了研究.结果表明,在 Glu-A3位点,对面筋数量的正向效应为A3c、A3b、A3d、A3e＞A3a,对面筋强度的正向效应为A3c＞A3b、A3d＞A3a、A3e.在Glu-B3位点,对面筋数量的正向效应为B3i、B3d＞B3f＞B3e、B3h＞B3g＞B3j,对面筋强度的正向效应为B3d＞B3h＞B3j、B3e＞B3i、B3f＞B3g.在Glu-D3位点,对面筋数量的正向效应为D3e＞D3c＞D3d＞D3b、D3a,对面筋强度的正向效应为D3a＞D3c、D3e＞D3b、D3d.综合各个亚基的品质效应,本研究提出了包含17种小麦LMW-GS的评分体系,品种品质类型与LMW-GS的对应分析结果验证了LMW-GS品质效应的分析结果.研究结果还表明,不同位点优异LMW-GS的品质效应具有累加作用.     

美国小麦品种高分子量麦谷蛋白亚基组成分析

为了给我国小麦品质育种工作提供有益的信息,利用SDS-PAGE技术对美国20世纪90年代128份主要推广小麦品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成进行了研究。结果表明,在参试材料中共检测到15种不同的亚基类型。在G lu-A 1位点有N u ll、2*、1和一个未知亚基4个等位变异类型,以N u ll为主要类型;G lu-B 1有7、7 8、7 9、6 8、13 16、14 15、17 18等7个等位变异类型,以7 9为主要类型;G lu-D 1有2 12、5 10、2 10、2 未知亚基4个等位变异类型,以5 10为主要类型。同时发现共有27种亚基组合,以“2*,7 9,5 10”为主要类型。所有品种品质得分范围为4~10,平均得分为7.5。研究表明供试品种品质普遍较好。     

小麦高分子量谷蛋白亚基在小麦新品种DUS测试中的应用

为评价用高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）鉴别小麦新品种特异性的效果,采用SDS-PAGE电泳技术,对177个小麦测试品种及近似品种进行了HMW-GS分析。结果表明,申请品种和近似品种中HMW-GS存在着较丰富的变异,在三个位点上共检测出12个变异类型,共有17个不同的亚基组合类型。Glu—A1、Glu—B1、Glu—D1三个位点的PIC（多态性信息量）值分别为0．4872、0．6218和0．5191,均高于39个性状的PIC平均值。对三个位点的亚基组合类型作为一个性状计算PIC值,结果为0．8745。利用这一性状能够将69．7％的测试品种与相应近似品种区分开。和形态学性状相比．HMW—GS表达不仅状态多,而且稳定,遗传机制明确,是小麦新品种测试中不可多得的高鉴别力性状。     

黄淮麦区部分小麦种质资源高分子量谷蛋白亚基组成分析

为了深入了解黄淮麦区小麦(Triticum aestivum L.)种质资源高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成情况,为品质育种提供信息,利用SDS-PAGE电泳技术对185份普通小麦材料和5份黑粒小麦共计190份种质材料的HMW-GS组成进行了分析.结果表明这些材料在Glu-A1位点具有2种亚基类型(null,1),Glu-B1位点具有5种亚基类型(7 8,7 9,14 15,6 8,17 18),Glu-D1位点上具有3种亚基类型(2 12,5 10,5 12).对面包加工品质具有正效应的优质亚基14 15出现频率为7.36%,5 10出现频率为34.74%,5 12出现频率为2.63%.对面包烘烤而言,优质亚基组合1/14 15/5 10、1/7 8/5 12和1/7 8/5 10出现频率较低,分别为 0.53%、0.53%和11.58%;适合制作优质手工馒头的亚基组合1/7 8/2 12和null/7 8/2 12出现频率分别为6.32%和19.47%;适合制作优质面条的理想亚基组合1/14 15/2 12出现频率为4.21%,较好的亚基组合共计占23.16%.黄淮麦区的小麦种质资源主要适合面条和馒头专用品种的选育.     

汉中主要小麦种质资源高分子量谷蛋白亚基组成分析

采用SDS-PAGE技术对陕西汉中市引进和培育的42个小麦品种资源的高分子量麦谷蛋白亚基组成进行了比较系统的分析。结果表明,在42份小麦种质资源材料中,G lu-1位点共有9种亚基类型,其中G lu-A 1位点有3种变异(N u ll、1、2*),分别占52%、40%和8%;G lu-B 1位点有3种变异(7 8、7 9、14 15),分别占25%、43%和32%;G lu-D 1位点有2种变异(2 12、5 10)。在所有的材料中,与优质有密切关系的2*亚基有3份(B 96214-3、邯3475、01046),可用于优质小麦育种。在G lu-D 1位点上与优质有关的5 10亚基占24%,与劣质密切相关的2 12亚基占76%,G lu-B 1位点没有发现优质亚基17 18。G lu-1位点的亚基组成类型有12种,其中亚基组成为N u ll,7 9,2 12的类型最多(26.2%);其次是N u ll,7 8,2 12和1,14 15,2 12的亚基组合类型(11.9%);1,7 8,2 12和N u ll,14 15,2 12亚基组成位居第三,这5种亚基组成的品种数量之和达到参试品种的69%。研究还表明,出自同一组合的材料在亚基组成上可能相同,也可能存在很大差异,在品质育种中不应简单地等同对待,而要做详细的生化和加工分析。     

华山新麦草(Psathyrostachys huashanica)LMW-GS基因的克隆和序列分析

为了挖掘和利用华山新麦草(Psathyrostachys huashanica Keng)的优良基因,应用PCR技术对华山新麦草低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)基因进行了分子克隆和序列分析.结果表明,华山新麦草LMW-GS基因( HS-LMW-1)长度为866 bp,通过提交NCBI进行同源性比较, HS-LMW-1与小麦属LMW-GS基因序列的同源性在83％以上,其中与Thinopyrum intermedium的LMW-GS基因序列(GenBank登录号:AY214454)相似性达92%,进一步将其翻译为氨基酸序列,分析结果显示它具有小麦属LMW-GS序列的典型特征,具有完整的编码区,能够编码274个氨基酸的成熟蛋白,与小麦属Glu-B3和Glu-D3位点编码的LMW-GS基因有很高的一致性,表明 HS-LMW-1基因可能由华山新麦草的Glu-Ns3位点编码.     

豫麦34低分子量谷蛋白亚基一个新基因的克隆

为了解强筋优质小麦品种豫麦34的低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)的基因构成,利用普通小麦LMW-GS基因特异引物,采用PCR扩增技术从中克隆得到一个LMW-GS新基因LMWY34(GenBank No.GU183486)。该基因具有LMW-GS基因的典型结构特征,编码区全长906 bp,编码302个氨基酸。推导氨基酸序列显示,LMWY34的编码产物N-端具有LMW-m型低分子量谷蛋白亚基的典型特征,与已报道的GluD3-4位点编码的LMW-GS基因序列有很高的一致性(98.68%)。     

人工合成六倍体小麦的高分子量谷蛋白亚基组成分析

利用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术(SDS-PAGE)对103份人工合成六倍体小麦(2n=6x=42,AABBDD)的高分子量谷蛋白亚基组成进行了分析。结果发现,所分析材料具有丰富的等位变异。其中,在Glu-A1住点上共有5种变异类型,在Glu-B1和Glu-D1位点上均出现了12种等住变异类型;有些材料在Glu-D1位．占、上只表达1Dy类型亚基,而在1Dx亚基位置上出现空位形式;同时还发现了一些新的亚基组合形式和一未知新亚基。这些人工合成六倍体小麦材料中丰富的高分子量谷蛋白亚基变异,可能对小麦品质改良具有重要的应用价值。     

小麦“陕253”低分子量谷蛋白基因的克隆与序列分析

为了挖掘和有效利用陕253中的优良基因,根据LMW-GS编码基因5′和3′端的保守序列设计引物,采用PCR方法以陕253的基因组DNA为模板进行扩增,分别回收并克隆到载体上,测序后得到11个新LMW-GS基因。GenBank登录号分别为GQ892576~GQ892580和GQ892583~GQ892588,其长度为903~1 081 bp。其中,GQ892576、GQ892585、GQ892586、GQ892587和GQ892588具有完整编码区,可分别编码305、351、298、351和307个氨基酸残基的成熟蛋白。而GQ892577、GQ892578、GQ892579、GQ892580、GQ892583和GQ892584由于在编码区内出现提前终止密码子,推测为假基因。推导的氨基酸序列结果显示:它们都具有LMW-m型低分子量谷蛋白亚基的典型结构特征。     

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。     

部分小麦品种(系)品质相关基因的分子检测

为了了解小麦品种(系)的遗传信息,提高优质小麦育种的效率,利用已有的品质相关基因的分子标记(Dx5、Wx-A1、Wx-B1、Wx-D1、1BL/1RS、PPO18和PPO29)检测了144份黄淮麦区、3份国内其他麦区和8份德国品种(系)的基因等位变异类型。结果表明,5+10亚基类型、Wx-B1b和1BL/1RS易位的出现频率分别为34.8%、2.0%和47.1%,郑麦、新麦、淮麦、烟台以及徐麦等系列小麦品种(系)5+10亚基出现频率较高,而周麦系列中频率较低;未检测到Wx-A1b、Wx-D1b以及双缺失类型的材料;2A染色体上PPO等位基因Ppo-A1a(高PPO)、Ppo-A1b(低PPO)及杂合型基因型出现频率分别为45.8%、49.7%和4.5%,2D染色体上PPO等位基因Ppo-D1a(低PPO)和Ppo-D1b(高PPO)基因型出现频率分别为47.1%和52.9%,两个基因组合类型Ppo-A1b/Ppo-D1b(中等PPO)的出现频率最高,为29.0%,Ppo-A1a/Ppo-D1a(中等PPO)、Ppo-A1a/Ppo-D1b(双高PPO)以及Ppo-A1b/Ppo-D1a(双低PPO)的出现频率依次为23.9%、21.9%和20.6%;聚合多个优质基因的频率很低,同时含有5+10亚基、缺失1个Wx基因、非1BL/1RS易位以及双位点低PPO活性(Ppo-A1b/Ppo-D1a)的材料仅有1份(郑麦366),同时含5+10亚基、非1BL/1RS易位以及Ppo-A1b/Ppo-D1a的材料也仅占5.2%,应加大多个优异基因聚合品种的选育力度。     

豫麦50低分子量麦谷蛋白亚基基因的克隆与序列分析

为揭示Glu-D3位点编码的低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）基因的分子特征,并开发能有效地应于育种选择的分子标记,根据已注册的D基因组来源的LMW-GS基因编码区的保守区域,设计1对特异性简并引物,采用基因组PCR法,从豫麦50中克隆出LMW-GS基因后进行序列分析。结果表明,本研究共得到了6个具有独特编码区的核苷酸序列(命名为LMW-Y50-1~LMW-Y50-6;GenBank注册号为JN831414~JN831417、HM055908和JX828375)。其中,4个（LMW-Y50-2,LMW-Y50-4~LMW-Y50-6）具有完整的开放阅读框。推导的氨基酸序列比对分析表明,这4个基因均具有LMW-m型LMW-GS的典型分子特征,其中,LMW-Y50-5缺失N-末端第1个保守的半胱氨酸残基,LMW-Y50-6在C-末端I区含有1个额外的半胱氨酸残基,LMW-Y50-2和LMW-Y50-4均含有8个保守的半胱氨酸残基。根据N-末端和C-末端保守序列,4个基因均属于定位在1D染色体上的IV型7、8和10组基因。所得基因序列与36个代表不同位点、不同等位变异或不同单倍型LMW-GS基因序列的聚类分析表明,4个基因分别与D3-2、D3-4和D3-6单倍型有更高的同源性。表明本研究设计的简并引物可对D基因组来源的m-型LMW-GS基因进行特异扩增。而考虑到半胱氨酸残基数目和位置对面筋品质的重要影响,推测含有异常半胱氨酸残基数目的LMW-Y50-3和LMW-Y50-4基因,尤其是LMW-Y50-3基因,可能与豫麦50优质弱筋的面筋品质有关。     

普通小麦Glu-3位点基因单元型的分离和序列分析

为了从分子水平上探讨优质小麦资源中LMW-GS等位基因与小麦品质的关系,以及在改善小麦品质方面的潜在价值,利用小麦Glu-A3和Glu-B3基因的特异引物从强筋型、中筋型和弱筋型小麦共计10份材料中分离出LMW-GS基因后进行序列分析。结果表明,共发现14个新的核苷酸变异类型和4个肽链变异类型。其中,14个新的核苷酸变异类型中,4个为Glu-A3基因变异类型,1个为Glu-B3基因变异类型,9个为Glu-D3基因变异类型。值得注意的是,有2个半胱氨酸数目特殊的亚基类型被发现,一个是来自师栾02-1含有9个半胱氨酸残基的GluA3-18基因,另一个是来自偃展4110含有7个半胱氨酸残基的GluD3-13基因。     

分子标记技术在小麦遗传育种中的应用现状

小麦庞大的基因组使得分子标记技术在小麦中的应用落后于大麦、玉米、水稻等作物。近年来,随着他子标记技术检测系统的发展和完善,分子标记技术在小麦中的应用已有了很大的进展。分子标记技术依靠提供准确、稳定可靠的ＤＮＡ水平的遗传标记,在小麦遗传育种研究中已用于构建遗传图谱、标定和定位目的基因、鉴定与标记外源染色体片段、鉴定品种真实性和纯度、绘制品种指纹图谱、遗传分析、物种演变、标记辅助选育等方面。     

小麦抗赤霉病鉴定及其抗病基因的检测

小麦赤霉病是由镰刀菌和禾谷镰孢菌引起的小麦真菌病害,严重影响小麦的产量与品质。为了筛选适合黄淮麦区利用的抗病品种资源,于2017-2018年度利用单花滴注对107份黄淮麦区小麦资源进行田间赤霉病抗性鉴定;同时利用与 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4和 Fhb5共4个与抗赤霉病相关QTL紧密连锁的8个分子标记对供试小麦材料进行了检测。经鉴定,扬富麦101表现为抗赤霉病(R),宁麦13、宁麦资119、扬麦16等12个品种表现为中抗赤霉病(MR);分子标记检测发现,这些抗赤霉病品种携带1个或多个抗赤霉病QTL位点,其中 Fhb1基因及其基因组合效应最为明显, Fhb1可以作为主要抗性基因应用于小麦赤霉病抗性育种。     

四川小麦穗发芽抗性鉴定及5个分子标记的有效性检验

为了鉴定四川小麦的穗发芽抗性,筛选出能鉴定四川小麦穗发芽抗性的分子标记,检测了90份四川小麦品种(系)的发芽指数(GI)、整穗发芽率(SGR),同时利用5个分子标记(Vp1B3,Dorm-1,Mst101,Xwmc468,Xgwm282)对上述小麦材料进行PCR扩增,分析扩增片段与GI、SGR的相关性。结果表明,90份品种(系)的GI均值为20.7%,变化范围为0.1%~51.9%;SGR均值为42.7%,变化范围为0.4%~90.3%;有22份品种(系)的GI和SGR均小于10.0%。5个标记中,标记Dorm-1与穗发芽抗性不相关;标记Mst101与SGR相关显著,与GI相关不显著,能否用于穗发芽抗性筛选需进一步验证;其他3个标记(Vp1B3,Xwmc468,Xgwm282)都与穗发芽抗性相关,表明这3个分子标记均可用于四川地区小麦品种穗发芽抗性的筛选。     

Molecular characterization of Glu-B3 locus in wheat cultivars and segregating populations

Bread wheat quality constitutes a key trait for the demands of the baking industry as well as the broad consumer preferences. The role of the low molecular weight glutenin subunits (LMW-GS) with regard to bread quality is so far not well understood owing to their genetic complexity and to the use of different nomenclatures and standards for the LMW-GS assignment by different research groups, which has made difficult the undertaking of association studies between genotypes and bread quality. The development of molecular markers to carry out genetic characterization and allele determination is demanding. Nowadays, the most promising LMW gene marker system is based on PCR and high resolution capillary electrophoresis for the simultaneous analysis of the complete multigene family. The molecular analysis of the bread wheat Glu-B3 locus in F₂ and F_4:6 populations expressed the expected one-locus Mendelian segregation pattern, thus validating the suitability of this marker system for the characterization of LMW-GS genes in segregating populations, allowing for the successful undertaking of studies related to bread-making quality. Moreover, the Glu-B3 allele characterization of standard cultivars with the molecular marker system has revealed its potential as a complementary tool for the allelic determination of this complex multigene family.