小麦三雌蕊近等基因系的麦谷蛋白和醇溶蛋白分析

为充分利用小麦三雌蕊近等基因系的优良性状,深入探索其在小麦遗传育种中的利用价值。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对小麦三雌蕊近等基因系的高分子量麦谷蛋白(HMW-GS)、低分子量麦谷蛋白(LMW-GS)和醇溶蛋白进行了分析。以‘中国春’(CS)为参照,按照LMW-GS和醇溶蛋白电泳图谱条带迁移距离大小和条带多态性对供试材料进行聚类分析。麦谷蛋白的SDS-PAGE电泳结果表明,10份材料共出现了10 种HMW-GS 亚基类型和8 种亚基组合;在Glu-A1 位点,主要亚基Null 的频率达60%;Glu-B1 位点,主要亚基7+8 的频率为50%;Glu-D1 位点,主要亚基2+12 的频率为60%;主要亚基组合为Null/7+8/2+12。10 份材料共分离出20 条LMW-GS带谱,其中共有带谱10 条,比例为50%。醇溶蛋白的A-PAGE电泳结果表明,10 份材料共分离出25 条带谱,其中共有带谱5 条,比例为20%。聚类分析结果表明,10 份材料的遗传距离为0.03~0.28,当遗传距离为0.26 时,10 份材料可分为3 大类。综合麦谷蛋白和醇溶蛋白分析以及聚类分析结果可知,小麦三雌蕊近等基因系不能用于提高小麦的品质育种,但可用于提升小麦的产量育种,其首要目标是提高千粒重。     

河南省主推小麦品种籽粒储藏蛋白质遗传多样性分析

采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE)和十二烷基磺酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对河南省主推小麦品种进行了醇溶蛋白位点特异性检测和高分子谷蛋白亚基(HMWGS)组成分析。结果表明:41份小麦品种(系),共分离出31条不同迁移率的谱带,绝大多数品种在α、β、γ和ω4个区中存在着较大差异,其中α区共有6条带,β区共有10条带,γ区共有8条带,ω区共有7条带;供试品种在遗传相似系数(GS值)为0.68的水平下可明显聚为6类。45份河南小麦品种(系)共出现了11种亚基和15种亚基组合类型,在Glu-A 1位点,主要亚基是1亚基,其频率达75.6%;在Glu-B 1位点,主要以7+8和7+9为主,分别占33.3%和55.6%;Glu-D 1位点,5+10、2+12和5+12均较多,分别占33.3%、35.6%和28.9%。频率较高的组合形式有1、7+9、5+12和1、7+9、5+10,其频率依次为17.8%和15.6%。说明河南小麦品种高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白的遗传变异丰富,遗传基础较为广泛。     

乌克兰普通小麦品种储藏蛋白分析

为了更好的利用乌克兰小麦品种资源,并了解引进品种的品质,采用SDS-PAGE和A-PAGE技术,对从乌克兰引进小麦材料的高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和醇溶蛋白亚基的组成进行分析。结果表明,在16个普通小麦品种中,由Glu-1位点控制的高分子量亚基组合类型共有7种,最常见的是（1,7+8,5+10）占37.5%,其次是（1,2+12,6+8）和（1,7+9,5+10）,各占18.75%,其中Glu-A1位点有3种等位变异,以1亚基为主（75%）;Glu-B1位点有3种等位变异,以7+8为主（43.75%）;Glu-D1位点有3种等位变异,以5+10为主（68.75%）。醇溶蛋白方面,从供试材料的6个位点中,共鉴定了33个不同的醇溶蛋白等位基因,41条迁移率不同的醇溶蛋白带纹,其中Gli-A1,Gli-B1和Gli-D1分别有6,5,5个等位基因;Gli-A2,Gli-B2和Gli-D2各有6,5,6个等位基因,优质亚基Gli-B1b出现频率较高（43.75%）,这些材料有可能会成为比较有价值的品质改良中间材料。     

CIMMYT引入小麦材料HMW-GS组成研究

利用SDS-PAGE技术对385份CIMMYT种质进行高分子量麦谷蛋白亚基组成分析。结果表明:Glu-A1、Glu-B1、Glu-D1位点上变异类型丰富,共存在11亚基与24种组合类型,优质亚基出现的频率非常高,Glu-A1位点上的1亚基的频率达到了33.5%,Glu-B1优质亚基7+8出现的频率11.2%,Glu-D1位点优质亚基5+10出现的频率达到81.3%。评分在7分以上的材料达37.8%,23个材料评分在9分以上,高分子量麦谷蛋白亚基的平均得分7.08分。通过在这些材料中选取评分较高的与贵州小麦进行杂交,可有效提高贵州小麦品种的产量与品质。     

HMW-GS和LMW-GS组成对小麦加工品质的影响

高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)和低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)是决定小麦加工品质的重要因素。以小麦品种PH82-2(亚基组成1, 14+15, 2+12和Glu-A3d, Glu-B3d, Glu-D3c)和内乡188(亚基组成1, 7+9, 5+10和 Glu-A3a, Glu-B3j, Glu-D3b)的242份F₃和F₄株系(试验I)和91份产量比较试验材料(试验II)研究了贮藏蛋白组成对小麦加工品质的影响。结果表明,HMW-GS和LMW-GS等位变异对籽粒蛋白质含量的影响不大,但对加工品质均有极显著影响(P<1%)。就位点的效应而言,Glu-D1位点对加工品质的效应较大,而Glu-D3位点的效应较小。就单个亚基而言,在Glu-B1位点,14+15<7+9;在Glu-D3位点,Glu-D3c>Glu-D3b。1B/1R易位系的部分品质性状,如和面时间、曲线下降斜度和峰积分好于非1B/1R易位系。     

Glu-D1位点亚基缺失弱筋小麦新种质的创制及其品质分析

辐射诱变是一种重要的变异手段,为了丰富小麦的品质性状变异资源,通过采用60Co-?射线辐射普通小麦品种‘冀3235’幼胚愈伤组织的方法,获得辐射诱变处理的再生植株。对再生株后代种子进行麦谷蛋白亚基的SDS-PAGE分析,结果从中发现了不含Glu-D1位点编码的高分子量麦谷蛋白亚基的材料。经进一步的系谱选择,选育成了稳定遗传的7份材料。与对照‘冀3235’相比,这些株系的农艺性状无明显差异,醇溶蛋白A-PAGE电泳谱带也完全相同,仅在麦谷蛋白SDS-PAGE电泳图谱的Glu-D1位点上有差异（变异系缺少Glu-D1位点控制的亚基,对照‘冀3235’为2+12）。品质分析结果表明,Glu-D1位点缺失系的面粉品质发生了很大变化,其湿面筋没有检出,沉降值显著下降。这些变异系是培育弱筋小麦品种和评价Glu-D1位点功能的珍贵材料。     

冬小麦品种的HMW-GS组成和1BL/1RS易位分布及其与品质性状的关系研究

研究了我国代表性冬小麦品种(系)高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)以及1BL/1RS易位的分布和组成,探讨了其对揉面仪特性等小麦加工品质性状的影响,结果表明:在Glu-A1位点,我国小麦品种中1亚基的频率为64.0%,N亚基为32.5%,2*亚基频率低,为3.5%;在Glu-B1位点,7 9亚基占56.8%,7 8亚基为26.4%,14 15亚基为10.7%,而20,13 16,7亚基的材料极少(频率分别为3.6%,1.5%和1%);在Glu-D1位点,2 12和4 12亚基合计占63.0%,而5 10亚基的比例偏低,为37.0%.1BL/1RS易位系的比例仍然偏高,为50.8%.HMW-GS组成及1BL/1RS易位对小麦加工品质影响较大,其中5 10亚基对小麦绝大多数加工品质指标起正向作用,而1BL/1RS易位对大多数品质指标起负向作用.因此,我国小麦品种5 10亚基的频率仍然偏低,1BL/1RS易位系频率仍然偏高,可能正是目前我国小麦生产中优质品种面筋强度不够,品质稳定性差的原因所在.根据SDS-PAGE麦谷蛋白电泳结果或分子标记进行优质高、低分子量麦谷蛋白亚基选择,提高5 10等优质亚基的比例,并根据醇溶蛋白电泳结果进行1BL/1RS易位筛选,降低1BL/1RS频率,应成为今后我国优质小麦育种的重要目标和手段之一.     

小麦×玉米杂交双单倍体后代的HMW-GS组成和易位分析

为了提高优质小麦的育种效率,在早代明确高分子量谷蛋白亚基和醇溶蛋白的组成,增加育种的针对性,以1个小麦杂交组合的296个DH株系群体为试材,采用半粒SDS-PAGE法检测麦谷蛋白,且用A-PAGE检测了醇溶蛋白。结果表明:母本衡09-6324的HMW-GS构成为null、7+9、2+12,是有Sec-1特征带的1BL/1RS易位系品种,父本师栾02-1亚基组成1、7+9、5+10,是非1BL/1RS易位系品种。296个DH株系共鉴定出6种不同的HMW-GS类型,均为父母本表达亚基类型的再分配,无变异类型。与面包加工品质呈正相关的5+10亚基出现频率为35.13%。DH株系材料中1BL/1RS易位系类型的占54.05%,1、5+10优质亚基同时出现,且没有Sec-1表达的占15.20%,这些株系可作为新的面包小麦种质资源使用。采用半粒SDS-PAGE和A-PAGE法对育种早代的优异单株进行有效鉴定和选择,可以提高优质小麦育种效率。     

49份山西水地小麦品系的HMW-GS组成及品质分析

为了解在育种过程中各品系材料的品质状况,采用SDS-PAGE技术对选取的49份品系材料高分子量麦谷蛋白亚基的组成进行分析。结果表明：共发现8种等位变异和11种亚基组合类型。其中,Glu-A1位点出现2种亚基类型,以亚基1(83.67%)为主。Glu-B1位点出现4种亚基类型,以亚基14+15(42.86%)为主。Glu-D1位点出现2种亚基类型,亚基2+12(71.43%)和亚基5+10(28.57%)。对49份材料进行品质性状测定,并与各个亚基间做相关性分析。Glu-A1位点,亚基1的各个指标均高于亚基Null的指标。Glu-D1位点,亚基5+10的品质指标也高于亚基2+12。Glu-B1位点4种亚基在各个品质指标间均存在显著差异,亚基7+8对蛋白质含量、容重以及湿面筋的贡献最高,亚基17+18对沉淀值和最大抗延阻力的贡献最高,亚基7+9具有最长的稳定时间。     

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。     

小麦籽粒蛋白质组分含量及其加工品质的关系

应用反相高效液相色谱(RP-HPLC)法,对12个小麦品种籽粒的清蛋白＋球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)、低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)进行了分离量化,并根据谷蛋白含量、贮藏蛋白含量及面团稳定时间3个指标对其聚类分析。结果表明,不同小麦品种蛋白质各组分含量存在差异,其中贮藏蛋白的含量是决定蛋白质总含量的主要因素。HMW-GS含量、LMW-GS含量、谷蛋白总含量均与面团形成时间、稳定时间及沉降值呈极显著正相关;HMW-GS含量与LMW-GS含量的比值(HMW/LMW)与面团形成时间和稳定时间呈极显著正相关;醇溶蛋白含量与谷蛋白含量的比值(Gli/Glu)与面团稳定时间呈显著负相关,醇溶蛋白含量与HMW-GS含量的比值(Gli/HMW-GS)与面团形成时间和稳定时间均呈极显著负相关。籽粒中具有较高的贮藏蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量和HMW/LMW及较低的Gli/Glu有利于提高强筋小麦的加工品质。     

小麦籽粒蛋白质组分含量及其加工品质的关系

应用反相高效液相色谱(RP-HPLC)法,对12个小麦品种籽粒的清蛋白＋球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白,高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)、低分子量谷蛋白亚基(LMW-GS)进行了分离量化,并根据谷蛋白含量、贮藏蛋白含量及面团稳定时间3个指标对其聚类分析。结果表明,不同小麦品种蛋白质各组分含量存在差异,其中贮藏蛋白的含量是决定蛋白质总含量的主要因素。HMW-GS含量、LMW-GS含量、谷蛋白总含量均与面团形成时间、稳定时间及沉降值呈极显著正相关;HMW-GS含量与LMW-GS含量的比值(HMW/LMW)与面团形成时间和稳定时间呈极显著正相关;醇溶蛋白含量与谷蛋白含量的比值(Gli/Glu)与面团稳定时间呈显著负相关,醇溶蛋白含量与HMW-GS含量的比值(Gli/HMW-GS)与面团形成时间和稳定时间均呈极显著负相关。籽粒中具有较高的贮藏蛋白含量、HMW-GS含量、LMW-GS含量和HMW/LMW及较低的Gli/Glu有利于提高强筋小麦的加工品质。     

The high and low molecular weight glutenin subunits and ω-gliadin composition of bread and durum wheats commonly grown in Portugal

A collection of 63 bread wheats (Triticum aestivum L.) and 21 durum wheats (Triticum durum Desf.) commonly grown in Portugal since 1982 were characterized for the composition of wheat storage proteins (WSP), high molecular weight glutenin subunits (HMW-GS), low molecular weight glutenin subunits (LMW-GS) and ω-gliadins. The composition of HMW-GS, LMW-GS and &-gliadins, encoded at loci Glu-1, Glu-3 and Gli-1, respectively, was revealed by sodium dodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis. WSP allelic compositions of bread and durum wheat patterns were given. In the bread wheats, a total of 24, 24 and 18 patterns were observed for HMW-GS, LMW-GS and ω-gliadins, respectively. Forty-two different alleles were identified for the nine loci studied, Glu-A1 (3), Glu-B1 (7), Glu-D1 (4), Glu-A3 (5), Glu-B1 (7), Glu-D3 (2), Gli-A1 (2), Gli-B1 (8) and Gli-D1 (4). In the case of durum wheats, 19 alleles were identified: one allele at Glu-A1, two at Glu-B3, Glu-B2 and Gli-A1, three at Glu-B1, four at Glu-A3 and five at Gli-B1. For HMW-GS, LMW-GS and ω-gliadins, three, six and six different patterns were revealed, respectively. This study represents the first attempt to discriminate the bread and durum wheat varieties commonly grown in Portugal by the allelic variation of storage proteins. The database is useful for varietal identification and for plant breeders who seek to devise effective programmes aimed at improving wheat quality.     

欧山羊草高分子谷蛋白亚基向小麦的转入及其遗传规律

欧山羊草具有两个容易用聚丙烯酰胺凝胶电泳与小麦区别的高分子谷蛋白亚基,分别命名为Glu-Aeb1和Glu-Aeb2。采用聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）方法对21份欧山羊草与小麦杂交后代BC2F6和15份BC2F5与小麦杂交F0种子的谷蛋白亚基组成进行了鉴定。实验结果表明,36份材料全部都有欧山羊草高分子谷蛋白亚基的转入。Glu-Aeb1在BC2F6和杂交组合F0中的传递频率分别为59.52%和20.94%。而Glu-Aeb2在BC2F6和杂交组合F0中的传递频率分别为40.48%和22.96%。     

Allelic variation at the storage protein loci of 55 US-grown white wheats

Fifty soft white and hard white wheat cultivars (Triticum aestivum L.), and five club wheat cultivars (T. compactum L.) were partially characterized in terms of their storage protein compositions, i.e. gliadins, and high molecular weight and low molecular weight glutenin subunits (HMW-GS and LMW-GS, respectively). At the Glu-1 loci, HMW-GS composition 1,7 + 9,2+ 12 was found to be predominant, being expressed in 11 cultivars out of 55. The most common alleles at the loci coding for gliadins and LMW-GS were found to be Gli-A1/Glu-A3a (43.6%), Gli-B1/Glu-B3b (36.4%), Gli-D1a/Glu-D3a (38.1%) and Gli-Dli/Glu-D3a (21.8%). Two-dimensional fractionation (acid-poly-acrylamide gel electrophoresis (A-PAGE) × sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE)) of reduced and alkylated glutenins revealed that the number and the relative mobility of LMW-GS polypeptides were different from those reported for the corresponding Glu-3 alleles of hard-bread wheat cultivars. This result could account for the different technological properties of soft white wheats compared with hard-bread wheat cultivars, owing to the major impact of LMW-GS on dough quality.     

Biochemical and molecular characterisation of Glu-1 loci in Argentinean wheat cultivars

The high molecular weight glutenin subunit (HMW-GS) composition of acollection of 107 Argentinean bread wheat cultivars was analysed bysodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).Allelic variation at the Glu-1 loci was identified and its frequencycalculated. Eleven alleles were detected, three encoded at the Glu-A1locus, six at the Glu-B1 locus and two at the Glu-D1 locus. Alow frequency of the null allele at the Glu-A1 locus and a highfrequency of subunits 5+10 at the Glu-D1 locus were observed.Reversed phase-high performance liquid chromatography (RP-HPLC)analysis was used to further characterise HMW-GS. Two different types ofBx subunit 8 (named subunits 8 and 8) were detected, the latterhaving shorter elution time. Subunit 8 was not identifiable bySDS-PAGE. According to quantification by RP-HPLC analysis, two groupsof subunit 7 were observed. One group, with a relatively high proportionof subunit 7 (approximately 39% of the total amount of HMW-GS)appeared in cultivars with allele 7+8 at the Glu-B1 locus; asecond group of subunit 7 (around 24% of the total amount ofHMW-GS), was found in alleles 7+8, 7+8 and 7+9. Restrictionfragment length polymorphisms (RFLP) analyses of HMW-GS genes werealso carried out after digestion of genomic DNA with HindIII andTaqI restriction enzymes. The relationship between DNA fragment sizeand glutenin subunits, as estimated by electrophoretic mobility inSDS-PAGE, was also examined. The restriction enzyme TaqIdemonstrated to be a useful tool to detect homozygous plants in selectionprograms against the Glu-A1 null allele.     

Glu-B1位点亚基色谱鉴定及7OE对面团强度的影响

准确鉴定高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)及探讨其对面团特性的影响是小麦品质研究的重要内容。用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和反相高效液相色谱(RP-HPLC)对62份品种(系)的HMW-GS组成进行鉴定。结果表明,结合SDS-PAGE和RP-HPLC两种方法可以对Glu-B1位点,尤其是Glu-B1(7 8)进行有效鉴定。选用13份姊妹系为材料,使用RP-HPLC和凝胶色谱(SE-HPLC)方法,研究了Glu-B1al(7OE 8*)以及贮藏蛋白组分含量对面团强度的影响。结果表明,Glu-B1al(7OE 8*)可显著提高HWM-GS总量和面团强度,7OE可作为优质亚基用于强筋小麦育种。相关性分析表明,谷蛋白总量、HWM-GS、LMW-GS以及x-HMW含量与最大抗阻力呈1%显著正相关,相关系数分别为0.76、0.76、0.77和0.72。SDS-不溶性谷蛋白大聚体(UPP)占谷蛋白聚合体总量的百分比与揉面仪峰值时间、粉质仪形成时间和稳定时间以及最大抗阻呈1%或0.1%显著正相关,相关系数分别为0.77、0.90、0.89和0.87。醇溶蛋白与谷蛋白含量的比值与揉面仪峰值时间呈1%显著负相关,相关系数为-0.69;与粉质仪稳定时间和最大抗阻呈5%显著负相关,相关系数分别为-0.58和-0.64。HPLC可有效分离和量化HWM-GS,并作为小麦品质育种有效的辅助手段。     

小麦品种“陕253”低分子量谷蛋白亚基基因的克隆及原核表达

利用LMW-GS特异引物,从强筋小麦品种陕253中克隆了1个1 498 bp的片段(GenBank登录号为FJ172533),该片段包含全长为912 bp的低分子量谷蛋白亚基的完整编码序列.经比较推导氨基酸序列的同源性,发现该基因属于Glu-D3位点编码低分子量谷蛋白亚基的基因,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,系统演化分析也支持这一结果.构建了该基因的表达载体pET32a-GluD3-S253,在宿主菌E. coll Rosetta-gami B(DE3)中经IPTG诱导表达融合蛋白.SDS-PAGE和Western blot检测表达产物,证实融合蛋白表达成功.     

不同品质类型小麦籽粒麦谷蛋白亚基及谷蛋白聚合体形成和累积动态

选用高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成不同的3个强筋和4个弱筋小麦品种,研究了其籽粒发育过程中麦谷蛋白亚基、谷蛋白聚合体的形成和累积动态。结果表明,强筋小麦籽粒HMW-GS和B区低分子量麦谷蛋白亚基(LMW-GS)从花后9～12d开始表达;而弱筋小麦从花后12～15d开始表达,即强筋小麦麦谷蛋白亚基开始形成时间早于弱筋小麦。各品种的HMW-GS一旦形成,其累积速度较快,花后27d基本达到稳定值,之后维持稳定量;而LMW-GS形成后,累积较慢,直到花后30d左右达到稳定量。3个强筋小麦品种籽粒灌浆期谷蛋白总聚合体百分含量(TGP%)和谷蛋白大聚合体百分含量(GMP%)累积动态趋势基本一致,即在花后12～30d一直持续增加,花后30d至成熟达到最大值并保持稳定水平。4个弱筋小麦TGP%和GMP%累积动态均表现为在花后12～24d(灌浆早中期)形成和持续累积,花后24d至成熟逐渐降低。麦谷蛋白亚基表达模式以及谷蛋白聚合体累积动态的差异可能是导致小麦强筋或弱筋品质形成的关键。