小麦高分子量谷蛋白亚基遗传规律及其品质效应之研究进展

高分子量谷蛋白亚基在Glu-1位点上有很强的多态性,在组成上有高度的异质性,变异非常丰富,对品种品质有很明显的作用。因此,高分子量谷蛋白亚基一直受到育种家们的广泛关注。在此,综述了小麦高分子量谷蛋白亚基在F1、F2等世代中的基因表达特性和亚基遗传规律,以及不完全表达和遗传畸变。同时还综述了各小麦高分子量谷蛋白亚基位点,位点内各亚基及亚基组成对品质的效应。并讨论了利用优质亚基、亚基组合对小麦品种品质改良的应用前景。     

低分子量谷蛋白亚基GlU-A3和GlU-B3位点对小麦面筋强度和烘焙特性影响

低分子量谷蛋白亚基是小麦谷蛋白亚基的重要组成部分,黄淮麦区小麦低分子量谷蛋白亚基组成对品质的效应尚缺乏系统的研究。本研究采用SDS-PAGE方法,鉴定了黄淮麦区42个小麦品种的Glu-A3位点和Glu-B3位点低分子量谷蛋白亚基组成,分析了低分子量谷蛋白亚基对小麦面筋强度和烘烤品质的影响。结果表明,在Glu-A3位点,对面筋强度和面包烘焙品质正向效应为:d,b>a,e;在Glu-B3位点,对面筋强度正效应为:h,d>f>g,b,j,对面包烘焙品质正向效应为:h>f,d>g,b,j。Glu-A3d/Glu-B3h亚基组合具有较好的面筋强度和烘焙品质。就低分子量谷蛋白亚基单个变异位点对品质综合效应而言,Glu-B3位点对品质作用比较大,与Glu-B1位点相近,同时,高低分子量谷蛋白亚基之间存在着互作效应,以Glu-B1/Glu-A3和Glu-D1/Glu-B3位点的互作效应比较显著。Glu-A3和Glu-B3位点及其所编码的不同亚基种类对品质的效应差异显著,并且与高分子量谷蛋白亚基位点存在互作,对不同位点优质亚基的聚合将有助于小麦品质的遗传改良。     

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%。     

小麦高分子量谷蛋白亚基与小麦品质性状关系的研究

采用SDS-PAGE方法, 通过对4个优质亲本与3个农艺亲本间杂交获得的F2群体的每一单株及其亲本进行小麦高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成分析, 并对每一F2单株上F3籽粒群体的高分子量谷蛋白亚基组成与其籽粒蛋白质含量、 SDS-沉降值的关系进行研究,结果表明：小麦高分子量谷蛋白亚基组成不同的群体间籽粒蛋白质含量差异不显著     

小麦资源胚乳蛋白Glu-1、Glu-3、Gli-1基因位点变异特点

141个普通小麦品种及农家种中，由Glu-1位点控制的高分子量谷蛋白亚基共27种图谱，最常见的图谱是（N，7+8，2+12）占22%和（N，7+9，2+12）占19.9%，Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点控制的均为正效应亚基，其图谱（1，7+8，5+10），（1，14+15，5+10），（1，13+16，5+10），（1，17+18，5+10），（2*，7+8，5+10），（2*，13+16，5+10）占13.4%; 由Glu-3位点控制的低分子量谷蛋白亚基共48种以上的图谱，最常见的图谱是（a, j, c）, Glu-A3位点存在6个以上等位基因，新发现的占5.7%, Glu-B3位点存在10个以上等位基因，新发现的占2.8%, Glu-D3位点存在3个等位基因；由Gli-1位点控制的醇溶蛋白共81种以上图谱，Gli-1A1位点存在7个以上等位基因，新发现的占7.1%, Gli-B1位点存在12个以上等位基因，新发现的等位基因占3.5%, Gli-D1位点存在10个等位基因，Gli-B1位点的l为1B/1R易位系，占总数的33.6%; 由Gli-1位点控制的醇溶蛋白和由Glu-3位点控制的低分子量谷蛋白亚基基因变异远比由G1u-1位点控制的高分子量谷蛋白亚基复杂和丰富。     

小偃系列小麦品种的HMW-GS和醇溶蛋白分析

为探讨小偃系列小麦品种的品质相关性状的遗传基础,为小麦品质改良和品种选育提供参考。采用SDS-PAGE和A-PAGE技术对14个小偃系列小麦品种的高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和醇溶蛋白进行了研究。结果表明：14份小偃系列小麦品种共出现了7种亚基和5种亚基组合类型。Glu-A1位点,1亚基是主要亚基,其频率达85．7％;G1u-B1位点,7＋9亚基是主要亚基。其频率为50％;Glu-D1位点,2＋12是主要亚基,其频率高达92．9％。1,7＋9,2＋12是主要的亚基组合类型,其频率为35．7％;小偃系列小麦品种整体品质得分较高,为7．21。14个小偃系列小麦品种共检测到19条醇溶蛋白带型。平均13．6条;其遗传距离（GD）在0．23-0．59之间,当遗传距离为0．50时,14个品种可聚为4个大类,来源相同的品种,遗传相似性大。可以聚在一起。小偃系列小麦品种的高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白的遗传变异较小。遗传基础较狭窄。     

山羊草中新y型HMW麦谷蛋白亚基基因的分子结构

本试验对来自拟斯卑尔脱山羊草（Triticum tauschii）的一个异常小的y型高分子量（ItMW）麦谷蛋白亚基基因进行了排序。在Clu—D＇1位点上编码的这个基因被称为12．4，是至今在小麦属物种中描述过的最小的HMW麦谷蛋白亚基基因。为了扩增该基囚的编码区域和中心重复区域，本试验根据已公布的HMW麦谷蛋白基因序列设计了寡核苷酸引物；该基因的编码区域和中心重复区域分别产生了1．4和0．85kb断片。对PCR产物进行了克隆和排序。     

小麦HMW-GS最佳测定时间的探讨及其应用

为了探明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.结果表明,乳熟中期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.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.     

几种小麦雄性不育系及其保持系、恢复系的种子高分子量谷蛋白亚基比较研究

为了阐明同核不同细胞质的小麦雄性不育系及其保持系、恢复系之间在种子高分子量谷蛋白亚基异同,通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)对T型、Q型、AL型3种小麦雄性不育系及其保持系、恢复系共42个小麦种质系的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)进行分析.结果表明,保持系绵阳92-8与其3个不育系(T A92-8、Q A92-8、AL92-8)在Glu-A 1和Glu-B 1位点上没有明显差异,但在Glu-D 1位点彼此有显著差异.T型、Q型、AL型不育胞质彼此有一定的差异,不育系与其核供体保持系之间是否有差异,主要取决于特定核质互作关系.恢复系和保持系在谷蛋白亚基组成上也存在一定的差异,主要表现在Glu-A 1位点恢复系多数无带,保持系一般有谱带2*；在Glu-B 1位点,恢复系谱带6、8频率高,谱带7频率低,而保持系相反,即谱带6、8频率低,谱带7频率高.此外,在本研究供试材料中保持系有较多的优质亚基组合,而恢复系有较少的优质亚基组合,这说明恢复系品质不够优良,在以后的改良中需要加强品质选育工作.本研究为T型、Q型、AL型不育系的区分提供了一个有效的方法,对小麦胞质雄性不育性的遗传与生理机制研究有一定的意义.     

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。     

Genetic diversity of high-molecular-weight glutenin subunit compositions in landraces of hexaploid wheat from Japan

The high-molecular-weight (HMW) glutenin subunit composition of seed storage protein of 174 Japanese hexaploid wheat (Triticum aestivum) landraces have been examined by using sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis system. Twenty four different, major glutenin HMW subunits were identified, and each of the landraces contained three to five subunits and 17 different glutenin subunit patterns were observed for 13 alleles in the landraces. On the basis of HMW glutenin subunits composition, Japanese landraces showed a specific allelic variation, close to Japanese commercial wheats in HMW glutenin subunits, different from those in alien hexaploid wheats. Further, it could be concluded that all common glutenin alleles can be found in the 174 landraces originated from Japan. The variation detected in the glutenin subunits is useful for variety identification, has a bearing on our understanding of hexaploid wheat genetic resource evolution in Japan, and raises questions concerning the nature of this genetic variation. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

冰草高分子量麦谷蛋白亚基基因的分离及结构特征分析

通过SDS-PAGE分析，在二倍体、四倍体和六倍体冰草[Agropyron cristatum (L.) Gaertn.]中都检测到2个表达的高分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS），但不同倍性的材料之间，以及相同倍性材料的不同种子之间的HMW-GS组成均有所不同。利用PCR技术对冰草的HMW-GS基因进行克隆，结果从二倍体、四倍体和六倍体冰草中分别克隆了3个、1个和3个y型HMW-GS基因的全长编码区序列。序列分析表明，只有来自六倍体冰草中的Bsy2基因具有完整的开放阅读框，编码1个有487氨基酸残基、分子量约为53 kD的HMW-GS，大小相当于SDS-PAGE图谱中的大亚基。而其余6个基因均在中间重复区发生了无义突变。本文对冰草HMW-GS基因的结构特点和进化关系进行了分析。     

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).     

Genetic diversity of European spelt wheat (Triticum aestivum ssp. spelta L. em. Thell.) revealed by glutenin subunit variations at the Glu-1 and Glu-3 loci

Summary High and low molecular weight glutenin subunit (HMW-GS and LMW-GS) compositions of 270 European spelts, 15 Iranian spelts and 25 bread wheat cultivars were analyzed by one- and two-dimensional gel electrophoresis. The results revealed a total of 22 HMW-GS alleles (4 at Glu-A1, 11 at Glu-B1 and 7 at Glu-D1) and 32 allele combinations among the three Glu-1 loci. Two major genotypes of HMW-GS: 1, 13+16, 2+12 and 1, 6.1+22.1, 2+12 were found to occur in Central European spelt wheat cultivars and landraces at higher frequencies of 35 and 28%, respectively. The Glu-B1 locus displayed the greatest variation and genetic diversity index (H) was 0.69 whereas Glu-A1 and Glu-D1 showed H index values of 0.26 and 0.19, respectively. The dendrogram constructed by HMW and LMW glutenin subunit bands revealed that European spelts form a separated cluster from common wheat suggesting that spelt and common wheat form distinct groups. In addition, all 15 Iranian spelt land variety accessions differed from European spelts and possessed similar HMW-GS alleles to common wheat. Because of a wider polymorphism Central European spelt wheats are an important genetic reserviour for improving common wheat quality. Both authors contributed equally to this work     

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.     

小麦地方品种高分子量谷蛋白亚基多样性分析

采用SDS-PAGE方法,对我国9个麦区的76份代表性地方品种的高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成比较分析,并探讨其与环境因素(平均海拔、年平均降雨量和年平均温度)的相关性。结果表明,25.0%的品种具有异质性,分别包含2~4种不同HMW-GS组合;在Glu-1位点共检测到14个等位变异,其中Glu-A1、Glu-B1和Glu-D1等位变异数分别为2、7和5;发现了3个新等位变异,包括Glu-B1位点2个和Glu-D1位点1个。所有等位变异构成16种不同的亚基组合类型,以(N, 7+8, 2+12)为主,频率为69.7%。在Glu-1位点上,不同麦区遗传多样性分布存在一定的不均衡性,年平均降雨量和年平均温度与麦区多样性指数呈负相关。推测环境压力可能是地方品种多样性地区分化的重要因素。     

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.     

小麦品系2004s-47的1Dx基因的克隆与序列分析

明确 2004s-47品系 1Dx基因的序列,为寻找新的优质 HMW-GS类型、实现小麦品质的改良及育种提供理论依据。应用 SDS-PAGE对 2004s-47品系中 HMW-GS的亚基组成进行分析,用 PCR技术克隆1Dx亚基基因并用 DNAMAN软件进行序列分析。结果从 2004s-47品系中扩增出了大小为 2514 bp的基因。该基因具有典型的小麦 HMW-GS x-型基因序列结构特征。又因为 1D比 1A和 1B基因组中的 x-型和 y-型基因易表达,结合 SDS-PAGE的结果,所以 2004s-47品系中 HMW-GS的亚基组成为(Null, 7+8, ?+10)。序列比对表明, 2004s-47品系的 1Dx？基因与节节麦(Aegilops tauschii) 1Dx2.1t (AF480486)同源性最高。将该序列提交到 NCBI,获得序列登陆号为： KP702118。2004s-47品系中 1Dx？序列的确定,为原核表达确定1Dx？是否为新的基因提供了基础,也为品质改良及育种提供了依据。     

川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点的SSR标记检测

硬粒小麦和节节麦是六倍体普通小麦的二级基因源,六倍体人工合成小麦遗传变异丰富、蕴藏着丰富的抗性基因,可供现代小麦改良利用。利用人工合成小麦基因资源与四川小麦杂交、回交,已育成了高产、优质、抗病小麦新品种“川麦42”。本文利用217对微卫星（SSR）引物检测“川麦42”遗传背景中人工合成小麦的导入位点,发现24个位点来源于人工合成小麦,占所用引物数的11.06%,远小于理论值25%。川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点在A、B和D染色体组分布频率不均衡,D组>B组>A组;人工合成小麦导入位点在川麦42各染色体间差异也很大,在1B、2B和5A染色体上分布较集中、片段较长,而在1A等11条染色体上则无导入位点;表明人工合成小麦的遗传位点并不按孟德尔遗传规律传至后代,人工选择压力导致遗传位点很大的偏分离行为。     

CIMMYT新型人工合成小麦Pina和Pinb基因等位变异

六倍体人工合成小麦由硬粒小麦（Triticum turgidum subsp. durum）与粗山羊草（Aegilops tauschii Coss.）杂交产生,是研究小麦进化过程中基因变异的重要材料。以国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）提供的57份由野生二粒小麦（T. turgidum subsp. dicoccoides）与粗山羊草杂交产生的新型人工合成六倍体小麦为材料，用单籽粒特性测定仪和Pina、Pinb特异性PCR引物对其籽粒硬度变异以及控制籽粒硬度的主效基因Pina和Pinb的分布情况进行了研究。结果表明，这些材料的SKCS硬度值变异较大，从10.5到42.6，其中15~30的占78%。共有Pina-D1a、Pina-D1c、Pinb-D1h和Pinb-D1j 4种等位变异型，基因型为Pina-D1a/Pinb-D1j的8个，占14%；基因型为Pina-D1c/Pinb-D1h的49个，占86%。方差分析表明，基因型Pina-D1a/Pinb-D1j与Pina-D1c/Pinb-D1h对籽粒硬度的影响差异不显著，但父本粗山羊草和母本野生二粒小麦以及二者间的互作对籽粒硬度有显著影响，说明除Pina和Pinb外，还有其他微效基因影响籽粒硬度的形成。