小麦高分子量谷蛋白亚基缺失品质效应研究进展

高分子量谷蛋白亚基（high-molecular-weight glutenin subunits,HMW-GS）是小麦籽粒贮藏蛋白的重要组成成分,其数量和质量与品质密切相关。聚合优质HMW-GS可改良强筋小麦制品面包品质,相反HMW-GS缺失可能在弱筋小麦制品饼干、糕点或其他特色食品品质改良上具有重要应用价值。本文从小麦HMW-GS缺失的类型和机制、贮藏蛋白组分和蛋白体发育、面粉和面团品质效应以及食品加工品质改良等方面进行了综述,分析了当前小麦HMW-GS缺失研究利用中存在的问题,并对未来研究方向进行了展望。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基基因功能标记研究进展

普通小麦是中国主要口粮作物之一,小麦籽粒中高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)是决定小麦加工品质、面团流变学特性及面团微结构的重要因素。普通小麦中HMW-GS基因的等位变异、组合、相对表达量显著影响面粉的最终用途。采用功能标记鉴定小麦HMW-GS已成为小麦种质资源筛选、加工品质改良、加速优质小麦育种的研究热点之一。本研究综述了普通小麦HMW-GS基因功能标记开发、运用的研究进展及存在的不足,期望加速HMW-GS功能标记开发,加强其在优质小麦育种中的应用。     

小麦高分子量麦谷蛋白亚基组成和检测研究进展

小麦高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成与面包品质密切相关。为了从目前经常使用的一些HMW-GS检测方法中选择满足试验要求的最佳方法,笔者总结了HMW-GS组成,以及利用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),反相高效液相色谱(RP-HPLC)和聚合酶链式反应(PCR)三种方法检测小麦HMW-GS组成的应用和研究进展,讨论了3种方法检测小麦HMW-GS组成的优缺点,指出常规育种材料或栽培小麦品种优先选择SDS-PAGE和PCR方法检测小麦中的HMW-GS,这两种方法适合对材料中亚基组成进行检测;而含有远缘遗传物质的小麦或近缘种属结合双向电泳或RP-HPLC方法检测HMW-GS,这两种方法适合发现新的亚基类型或对分子量接近的亚基进行检测。最后展望了SDS-PAGE和PCR方法在小麦分子标记辅助育种中应用前景。     

利用SDS-PAGE和AS-PCR标记鉴定簇毛麦HMW-GS基因

本研究通过SDS-PAGE和AS-PCR标记对簇毛麦HMW-GS进行鉴定,对于快速鉴别导入到普通小麦中的簇毛麦HMW-GS和改良普通小麦品质具有重要意义。利用SDS-PAGE对中国春、钱尼、簇毛麦、6个中国春-簇毛麦二体附加系、普通小麦-簇毛麦3V异代换系进行HMW-GS组成分析,进一步确定簇毛麦HMW-GS基因位于1V染色体。根据已发表的普通小麦HMW-GS基因序列同源性比较结果,设计了3对分别扩增普通小麦x-型亚基基因、y-型亚基基因以及所有HMW-GS基因的特异引物。经过对簇毛麦HMW-GS基因进行扩增发现,这3个AS-PCR标记都能很好地鉴别簇毛麦HMW-GS编码基因,并从分子水平上把簇毛麦HMW-GS基因定位于簇毛麦1V染色体上。     

4套强筋小麦HMW-GS多重PCR体系的构建

小麦高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成与其加工品质密切相关,建立其相关简便有效的遴选体系对小麦品质评价和优质品种选育具有重要意义.本研究选用对小麦品质有重要影响的HMW-GS基因的特异性分子标记,基于26份已知HMW-GS组成的小麦品种(系)检测验证基础上,建立强筋小麦HMW-GS基因的多重PCR检测体系.已建立...     

小麦HMW-GS含量与加工品质的关系

为研究小麦亚基含量对小麦面粉加工品质的影响,选用12个相同HMW-GS组合(1/7+9/2+12)的小麦品种进行了亚基含量测定及其与加工品质的相关性分析。结果表明,12份小麦品种的谷蛋白亚基总量、HMW-GS含量及1Bx7亚基的含量在品种间存在明显差异,其中HMW-GS含量和1Bx7亚基含量变异幅度较大,HMW-GS含量平均值为19.83%,变幅为15.24%~35.06%,变异系数为29.6%;1Bx7亚基含量平均值为5.91%,变幅为4.32%~12.04%,变异系数为37.3%。谷蛋白亚基总量、HMW-GS含量和1Bx7亚基含量与粗蛋白含量、沉降值、形成时间、稳定时间和评价值均呈显著或极显著正相关,其中1Bx7亚基含量相关性最高,相关系数分别为0.68、0.94、0.87、0.84和0.90。子粒中较高的HMW-GS含量和1Bx7亚基含量有利于改善小麦加工品质,在今后小麦育种中应多加以利用。     

簇毛麦HMW-GS基因的位点特异PCR(AS-PCR)标记及其多态性

簇毛麦含有丰富的HMW-GS基因变异.本研究旨在建立簇毛麦HMW-GS基因的位点特异PCR(AS-PCR)标记,并对18个居群簇毛麦HMW-GS基因遗传多样性进行系统评价,为开发和利用簇毛麦HMW-GS改良普通小麦品质奠定基础.根据先前克隆的3个簇毛麦HMW-GS基因序列(1Va、1Vb和1Vc)和已发表的普通小麦HM...     

高分子量麦谷蛋白亚基组成与小麦烘烤品质关系研究

用SDS-PAGE方法测定了全国9个小麦主产省、市163个小麦品种和11个引进品种的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS）组成及其含量、沉降值和面粉GMP含量。结果表明，不同HMW-GS及其组合形式对小麦品质的影响显著不同，某些HMW-GS对我国小麦烘烤品质的影响不同于其他国家，如4+12亚基影响较大，而7+8亚基影响偏小。但单个亚基品质评分     

节节麦HWM-GS D~tx5与普通小麦HWM-GS Dx5亚基的AS-PCR鉴别

高分子量谷蛋白(HMW-GS)是小麦的重要储藏蛋白之一,决定小麦烘烤品质,其中HMW-GS Glu-D1位点与面包烘烤品质的关系最为密切。人工合成小麦(synthetic hexaploid wheat,SHW)继承了节节麦D基因组丰富的遗传变异,是高效利用野生祖先种优良基因的重要桥梁资源;近年来随着人工合成小麦在小麦遗传育种中的不断应用,来自节节麦类群的大量高分子量谷蛋白亚基类型越来越多的涌向普通小麦。而传统SDS-PAGE无法区分节节麦HMW-GS Dtx5和普通小麦Dx5亚基,鉴于此本研究利用节节麦HMW-GS Dtx5亚基和普通小麦HMW-GS Dx5亚基DNA序列之间存在的几个SNPs差异开发出等位特异PCR(allele specific polymerase chain reaction,AS-PCR)引物,通过PCR方法来区分两种不同来源的5亚基。结果显示,所设计出的两对引物都能够扩增出清晰稳定的目标条带,并且两对引物的扩增结果一致,含HMW-GS Dx5亚基的表现为阳性带,含节节麦来源的Dtx5亚基表现为阴性;同源性分析表明Dtx5亚基与Dx2亚基氨基酸序列的同源性要高于Dtx5与Dx5之间的同源性。     

利用转基因技术改良小麦品质的研究进展

小麦作为世界丰要粮食来源,其转基因遗传改良受到广泛关注.随着生活水平的提高,人们对面食品各种品质的需求也越来越高,利用转基因技术对小麦进行品质改良成为近几年小麦研究的热点.小麦品质包括加工品质和营养品质,加工品质又包括磨粉品质和食品加工品质.目前的小麦品质改良中,磨粉品质的改良主要通过提高籽粒硬度(grain hardness)基因pin的含量;食品加工品质的改良主要通过提高小麦高分子量谷蛋白业基(high-molecular-weight glutenin subunit,HMW-GS),尤其是1ny10、1Dx5及1Ax1亚基的含量;小麦的营养品质改良主要是提高赖氨酸及铁结合蛋白的含量;面粉白度是衡量面粉品质的重要性状之一,利用转基因技术从遗传因素进行的面粉白度改良主要集中在对多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)的抑制上;淀粉品质是小麦品质的一个重要方面,淀粉品质改良的研究主要集中在对支链含量相关淀粉基因的研究上.本文就应用转基因技术对小麦品质在这五个方面的改良进行了概括介绍,并对其中存在的问题进行了探讨.     

中国特有小麦与斯卑尔脱小麦和密穗小麦高分子量谷蛋白亚基多态性比较分析

采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）方法对中国特有小麦（新疆稻麦、西藏半野生小麦和云南铁壳麦）高分子量谷蛋白亚基组成进行了研究,并综合前人的研究结果,比较分析了中国特有小麦、斯卑尔脱小麦和密穗小麦高分子量谷蛋白亚基的多态性,结果显示,斯卑尔脱小麦在高分子量谷蛋白亚基组成上具有明显特点,在Glu-A1位点上以1亚基为优势亚基,在Glu-B1位点上以13+16亚基居多,而这两种亚基在其他六倍体小麦中出现的频率相对较低。新疆稻麦在Glu-1D位点上具有特殊的HMW-GS类型。结合核基因组和叶绿体基因组的研究结果对中国特有小麦的起源演化进行了探讨。     

Relationship Between High Molecular Weight Glutenin Subunit Composition and Gluten Quality in Ethiopian-grown Bread and Durum Wheat Cultivars and Lines

The high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) composition of 42 Ethiopian-grown bread wheat and 31 durum wheat cultivars and lines were examined using SDS-PAGE. Low variability in HMW-GS composition was present in both classes of wheat. A total of 10 variants with 14 different HMW patterns and seven variants with six different patterns were identified in bread and durum wheat, respectively, reflecting the limited ability of HMW-GS for cultivar identification. The most predominant alleles were 2*, 7 + 9 and 5 + 10 in bread wheat and nul and 7 + 8 in durum wheat. The Glu-1 quality scores for bread wheat ranged from 6 to 10, with an average value of 8.7. The variation in HMW-GS significantly correlated with and accounted for 44 % of the total variation in gluten quality, measured by the sodium dodecyl sulphate sedimentation test. In durum wheat, HMW-GS variation at Glu-B1 explained about 25 % of the variation in gluten quality. The high frequency of the 7 + 8 alleles among the landraces and the significant contribution of Glu-B1 alleles to the total variation in gluten quality indicate the potential benefit of Ethiopian tetraploid landraces in the development of lines suitable for both bread and pasta production.     

High Temperature-induced Changes in High Molecular Weight Glutenin Subunits of Chinese Winter Wheat and its Influences on the Texture of Chinese Noodles

Post-anthesis temperature affects wheat flour quality, dough properties and end-use quality. In order to investigate the changes in high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) expression caused by elevated temperature and its influences on the texture properties of Chinese noodles, three temperature-induced (<35 °C) treatments were applied to two cultivars with different gluten strengths. The cultivars were grown outside in 0.75 m² containers on the farm of Shandong Agricultural University in 2003–2004. Three post-anthesis temperature treatments, at 15 days after anthesis (DAA), 20 and 25 DAA, respectively, were applied during the grain-filling period by moving the containers from outside into a greenhouse at three replicates per treatment. At maturity, the HMW-GS was extracted. The results indicated that the HMW-GS expression from the wheat with stronger gluten strength appeared to be more tolerant under the different treatments than did that from the weaker dough strength wheat. The same HMW-GS (5 + 10) from different cultivars showed different effects on noodle quality. Moderately high temperature treatments benefited wet noodle texture quality and noodle scores at a different degree. All HMW-GS expression in wheat with the weaker strength appeared to be negatively correlated with wet noodle firmness (WNF) and wet noodle cutting force (WNCF). Some correlation coefficients showed significance. However, HMW-GS expression at Glu-B1 and individual Glu-B1x 14 expression from the strong wheat demonstrated significantly positive correlations with WNF and WNCF. Individual HMW-GS expression of the Glu-B1 and Glu-B1 location and the X-type subunits showed significantly positive correlations with the noodle score. The same HMW-GS at Glu-D1 from varieties with different gluten strength had different contributions to noodle quality.     

小麦收获前HMW-GS最佳测定时间的探讨及在育种上的应用

摘 要：为了寻找小麦收获前测定高分子量谷蛋白亚基的最佳时间,实现高分子量谷蛋白亚基与综合育种目标性状的同时选择。从小麦开花期始,对21个小麦品种(以中国春为对照)每5天用SDS-PAGE法测定其HMW-GS以寻找最佳测定时间,并对21个杂交组合后代进行连年选择。试验结果表明,乳熟末期HMW-GS谱带始达清晰,是当代测定当代选择的最佳测定时期。通过连年高分子量谷蛋白亚基的选择,部分高分子量谷蛋白优质亚基出现的频率得到显著的提高,选择效果良好。本研究选育出高产优质小麦新苗头品系宝麦35,证明当代测定高分子量谷蛋白亚基的同时结合综合育种目标性状进行选择,对于选育优质,高产、抗逆新品种效果是良好的。     

冬小麦高、低分子量麦谷蛋白亚基形成时间和积累强度及其与沉降值的关系

采用6个不同品质类型冬小麦品种研究高、低分子量麦谷蛋白亚基形成时间和积累强度及其与沉降值的关系。结果表明, 在籽粒形成过程中,各品种的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）开始形成时间及形成速度不同,低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）B区在花后10 d基本形成;随着籽粒发育,HMW-GS和LMW-GS的类型和积累量都逐渐增多。强筋小麦     

小麦不同品种高分子量谷蛋白亚基积累动态的研究

以不同品质类型的春小麦品种为材料,研究灌浆期籽粒贮藏蛋白中高分子量谷蛋白亚基积累动态.研究结果表明,小麦高分子量谷蛋白亚基是在籽粒形成过程中逐渐形成的.东农7742高分子量谷蛋白亚基在开花后10 d开始出现,14 d亚基全部形成.新克旱9在开花后12 d亚基开始出现,18 d亚基全部形成.新克旱9比东农7742亚基形成晚2～4 d.高分子量谷蛋白亚基的积累在籽粒形成初期,积累量少,随籽粒的灌浆,谷蛋白亚基积累渐增.东农7742和新克旱9均在开花后20 d亚基积累速度加快,花后22～26d积累最快,但东农7742的亚基积累强度和积累总量明显高于新克旱9,表现出2个品种亚基动态形成和积累以明显差异的特点.     

基于相对迁移率的节节麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)是影响小麦烘烤品质的重要因素。新的HMW-GS变异类型的发现和利用,有助于优质小麦品种的培育。然而,目前HMW-GS新变异类型众多、对照标准材料多样,导致传统数字命名系统分辨率严重降低。本研究通过利用HMW-GS的条带与中国春1Dx2条带的迁移率比值作为相对迁移率来表示亚基类型,进而提高HMW-GS的分辨率,并且不需要除中国春以外的其它对照材料。在158份节节麦中,成功检测到了64种亚基类型和127种亚基组合。对这些亚基组合进行聚类分析,结果显示在遗传相似系数(GS)为0.003的水平上可将其划分为9个类群。上述结果表明,本研究采用的基于相对迁移率的亚基表示方法,能有效区分SDS-PAGE胶上距离较近的蛋白条带,可为麦类作物HMW-GS变异类型的发掘提供新的手段。     

花后干旱和渍水对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量的影响

采用SDS-PAGE和切胶比色进行亚基定量，研究花后干旱和渍水对小麦强筋品种豫麦34和弱筋品种扬麦9号籽粒HMW-GS和GMP含量的影响。结果表明，两品种的干旱处理和豫麦34淹水处理在花后10 d籽粒HMW-GS形成，两品种对照和扬麦9号淹水处理在花后15 d籽粒HMW-GS形成，说明花后干旱提早了小麦籽粒HMW-GS的起始形成。干旱促进了小麦籽粒HMW-GS早期积累，但对后期积累不利，使快速积累期缩短，渍水处理更明显缩短籽粒HMW-GS快速积累期。两品种成熟期总HMW-GS和GMP含量表现为对照>干旱>渍水，且豫麦34各处理大于扬麦9号的对应处理。