四川藏区小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基组成分析

利用SDS-PAGE分析检测了36份四川藏区小麦地方品种的高分子量谷蛋白亚基组成,从中可检测到7种亚基组合类型.其中,Null、7+8、2+12为四川藏区小麦的优势亚基组合,其频率高达58.33%.在Glu-A 1、Glu-B 1和Glu.D 1位点中,分别有3,5和3种等位变异类型,各位点出现频率最高的亚基分别是Null、7+8和2+12,频率分别为86.11%、63.89%和94.44%.在WL25的Glu-B 1位点发现了一个未知的y型亚基,其迁移率比By 8慢,与Bx7以亚基组合形式同时出现.在wL 16的Glu-D 1位点,Dx亚基沉默,而仅表达了Dy 12亚基.参试材料的面包品质评分为4-8分,无评分达9分以上的品种.     

山西小麦品种(系)多酚氧化酶基因的等位变异分布

为了明确山西小麦品种(系)多酚氧化酶(PPO)基因的等位变异分布,选育PPO活性低的小麦品种。利用PPO基因的功能性标记PPO16、PPO18和PPO 29对121份山西小麦品种(系)进行分析。结果表明:Ppo-A1a和Ppo-A1b基因型的品种(系)分别为56份和65份,频率分别为46.3%和53.7%;Ppo-D1a和Ppo-D1b基因型的品种(系)分别为50份和71份,频率分别为41.3%和58.7%;两基因组合类型PpoA1a/Ppo-D1a、Ppo-A1a/Ppo-D1b、Ppo-A1b/Ppo-D1a和Ppo-A1b/Ppo-D1b的小麦品种(品系)分别有43份、50份、37份和56份,分布频率分别为35.5%、41.3%、30.6%和46.3%。本研究在山西小麦品种(系)中检测出37份低PPO活性基因Ppo-A1b/Ppo-D1a组合类型的品种(系),为常规育种获得低PPO活性的小麦品种提供依据。     

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25μm,PDA检测波长200nm,分离电压20 k V,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,RSD0.2%。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。     

陕西省地方小麦品种多酚氧化酶基因等位变异检测及分布

小麦籽粒中多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)基因活性与面条等面制品颜色褐变密切相关,降低籽粒PPO活性是小麦品质改良的重要目标.利用PPO基因的功能标记PPO18和PPO29,对115份陕西省地方冬小麦品种(系)进行2A和2D染色体上PPO等位基因印Ppo-A 1a、Ppo-A1b和Ppo-D1b检测,并分析了品种等位变异的分布特点.结果显示:PPO18在等位基因Ppo-A1a(高PPO)和Ppo-A1b(低PPO)中分别扩增685 bp和876 bp的片段,PP029在Ppo-D1b(高PPO)等位基因中扩增490bp的片段.115份品种(系)中Ppo-A1a、Ppo-A1b6和Ppo-D1b等位基因的频率分别为37.39%、60.00%和45.22%.在陕西省所培育和引进的冬小麦品种(系)中,地方当家品种中最低PPO活性基因分布较多,而引进的冬小麦品种中高PPO活性基因分布较多.     

强筋小麦分子标记多重PCR体系的构建与应用

面筋强度与小麦高低分子量谷蛋白亚基种类(组合)密切相关。以12个已知亚基基因组成的品种为对照，选用基因(位点)Axnull、Bx7^OE、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3的标记，构建多重PCR体系。以该体系检测对照的结果与已知基因型完全一致，一次PCR可同时间接检测7个与强筋有关基因(位点)Ax1/Ax2^*、Bx7^OE、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3。对62个陕西小麦品种的检测结果表明，优质强筋亚基基因(位点)Ax1/Ax2^*、Dx5、Glu-A3d、Glu-B3i和Glu-B3的比例依次为56.5%、9.6%、33.9%、1.6%和64.4%，所有品种均不含Bx7^OE，携带0、1、2和3个及以上基因(位点)的品种分别占6.5%、33.9%、48.3%和11.3%。说明聚合多个强筋亚基基因(位点)的品种频率较低，通过优质亚基基因的聚合育种，可望改善陕西小麦品种的面筋品质。本研究所构建的强筋小麦分子标记检测的多重PCR体系检测结果稳定且可靠，可用于小麦种质资源的快速评价和强筋小麦分子辅助选育。     

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。     

山西省中部地区主栽小麦品种的标记分析

【研究目的】山西省中部地区是山西小麦生产的重要地区，了解该地区目前主栽小麦品种的基因组成特点，对于进一步选育新品种具有重要的指导作用。【方法】采用SDS-PAGE方法对10个山西省中部地区主栽小麦品种的高分子量谷蛋白亚基组成进行了分析，同时用黑麦1RS 上特有的醇溶蛋白标记对上述材料进行1BL/1RS易位检测，并进一步利用已经开发的小麦矮杆基因Rht8和PPO功能基因标记PPO18，分析了10个小麦品种的基因组成。【结果】结果表明，供试材料在编码HMW-GS 位点上具有较大的变异，其中晋太9923高分子量谷蛋白亚基评分为10分。携带有1BL/1RS易位的材料为4份，占供试材料的40.0%。Rht8基因的平均分布频率为70.0%，Ppo-A1b基因在参试品种中出现的频率达100%。     

分子标记辅助选育小麦抗白粉病、优质高分子量麦谷蛋白亚基聚合体

现代小麦育种的目标是选育丰产、综合抗逆性好的优质小麦新品种,将分子标记技术与传统育种方法相结合可以大大提高育种效率.本研究利用与小麦抗白粉病基因Pm21紧密连锁的共显性PCR标记、以及优质高分子量麦谷蛋白亚基1Dx5 1Dy10特异的PCR标记对以小麦品种安农94212、安农92484为优质亲本和以抗白粉病小麦簇毛麦易位系为抗病亲本的杂交高代材料进行标记位点的检测,结合田间抗病性鉴定结果,筛选、培育出聚合有Pm21和1Dx5 1Dy10的抗白粉病小麦聚合体,为小麦抗病、优质育种提供了具有重要利用价值的中间材料.     

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。     

小麦回交后代中1 Dx 5+1 Dy 10优质亚基的分子检测

利用高分子量麦谷蛋白亚基1 Dx5、1 Dy 10的PCR分子标记,对贵农21与加拿大小麦Neepawa的BC1F2 100个单株进行了分子标记辅助选择.结果表明,具有1 Dx5和1 Dy 10亚基的亲本Neepawa和BC1F2代单株中可扩增出1 Dx5(450 bp)和1 Dy 10(576 bp)特异带,具有12亚基的单株扩增出612 bp特异带;在100个单株个体中,共检测到具有5+10优质亚基的5株,占5%;有2+12亚基的34株,占34%;同时具有5+10和2+12亚基的4株,占4%;并发现了新的组合类型5+12亚基,占57%.利用分子标记辅助选择技术,结合回交选育,可以在较早世代鉴定小麦优质亚基组合,选育出具有亚基组合新类型的小麦优质品系,为小麦的优质育种快速提供选育材料,从而提高选择效率,加快育种进程.     

Characterization of CIMMYT bread wheats for high- and low-molecular weight glutenin subunits and other quality-related genes with SDS-PAGE,RP-HPLC and molecular markers

Two hundred and seventy-three CIMMYT bread wheat cultivars and advanced lines grown under irrigated conditions in Mexico during the 2005-06 Yaqui crop cycle were characterized for quality-related genetic traits using gene-specific markers for some high- and low-molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS and LMW-GS) genes, polyphenol oxidase (PPO), phytoene synthase (PSY), and waxy genes. Of them, 142 were analyzed for quality parameters including SDS sedimentation volume (SDS-SV), dough mixing time, and Alveograph parameters, and for HMW-GS and LMW-GS compositions using sodium-dodecyl-sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), and reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC). For the Ppo-A1 locus tested with the marker PPO18, the frequencies of alleles Ppo-A1a and Ppo-A1b were 79.1 and 20.2%, respectively, and no PCR fragment was amplified in 2 lines (0.73%), whereas 227 lines (83.2%) contained the allele Ppo-D1a and 46 lines (16.8%) had Ppo-D1b detected by markers PPO16 and PPO29. For the marker YP7A, 142 lines (52.0%) were assumed to have the allele Psy-A1a and 131 lines (48.0%) contained the allele Psy-A1b. In the case of the marker YP7B for the gene Psy-B1, the alleles Psy-B1a and Psy-B1b were detected in 155 (56.8%) and 43 (15.8%) lines, respectively, and 75 (27.4%) lines possessed the allele Psy-B1d detected by the marker YP7B-3. All 273 lines contained the alleles Wx-A1a and Wx-D1a as determined by markers MAG264 and MAG269, respectively. Using the marker Wx-B1, 204 lines (74.7%) were presumed to have the Wx-B1a allele and 69 (25.3%) possessed Wx-B1b. The over-expressing allele of Bx7 ^OE and subunit By8*, not clearly seen with SDS-PAGE, were detected by RP-HPLC. The numbers of lines with subunits Ax2*, By8, By9, Bx17, Bx20, Dx5, and Glu-B3j were 90, 16, 57, 5, 46, 118, and 33, respectively, in the 142 lines analyzed with molecular markers, and were consistent with the results obtained by SDS-PAGE, except for one line with the 1A.1R translocation. Subunits Ax1 and Ax2* at the Glu-A1 locus showed significantly better effects on all quality parameters than subunit Null. Subunits 5 + 10 gave significantly better effects for all parameters. Subunit Glu-A3b showed more positive effects than its alternative alleles on SDS-SV and SDS-sedimentation volume/protein content index (SPI). The allele Glu-B3g showed the best effect on SDS-SV and Alveograph W, whereas Glu-B3j, associated with the 1B.1R translocation, exhibited a strongly negative effect on all quality parameters.     

小麦育种亲本材料Dx5、Bx14亚基及1BL/1RS易位的分子检测

为给小麦优质育种的亲本选配等研究提供参考,利用优质谷蛋白Dx5、Bx14亚基及1BL/1RS易位的特异性分子标记,对本课题组近年常用的38份杂交亲本材料进行了分子检测.结果表明,在引进品种和自育品种(系)中,含Dx5亚基的材料分别占16.0％和7.7％,含Bx14亚基的材料分别占16.0％和23.1％,1BL/1RS易位材料分别占24.0％和38.5％.与引进品种相比,自育品种(系)含Dx5亚基的材料很少,而含Bx14亚基和1BL/1RS易位的材料较多.总体来看,育种亲本含Dx5、Bx14亚基的材料较少,而含1BL/1RS易位的材料相对较多.因此,今后小麦优质育种中应重视含Dx5、Bx14亚基材料的引进和利用,合理使用1BL/1RS易位材料,并加强杂种后代的分子鉴定与选择.     

北方冬麦区新育成优质小麦品种面条品质相关性状分析

为了解近年北方冬麦区育成优质小麦品种的品质状况,2013—2014和2014—2015年度在山东济宁和河北高邑统一种植52份优质品种(系)及6份国外代表性品种,测定其磨粉品质、和面仪和混合实验仪特性、淀粉糊化特性及面条品质,并利用5个基因特异性标记分析基因型分布及其对品质性状的影响。结果表明,大部分品种为硬质、中强筋类型,品种间出粉率、面粉a*值、b*值、黄色素含量、PPO活性、和面仪参数、混合实验仪形成时间和稳定时间差异较大。和面仪8 min带宽和混合实验仪稳定时间可作为预测面条品质的重要指标,可分别解释面条总分变异33.3%和34.4%。Ppo-A1a和Ppo-A1b频率为41.4%和58.6%,两种基因型间PPO活性差异显著(P0.05);Ppo-D1a和Ppo-D1b频率为51.7%和48.3%,但PPO活性差异不显著;Psy-A1a和Psy-A1b频率为81.0%和19.0%,两种基因型间黄色素含量差异显著(P0.05);1BL/1RS易位和非易位品种频率为13.8%和86.2%,两种基因型间面粉L*值、黄色素含量、和面仪衰落势与8 min带宽、混合实验仪稳定时间等差异显著(P0.05)。面条品质较好的品种包括Sunzell、石优17、郑麦366、中麦895、周麦26、CA1004和石4185。本研究明确了58份小麦品种(系)的品质特征和基因型分布,为优质小麦新品种选育和推广提供了重要信息。     

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。     

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.     

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.