新疆部分春小麦品种(系)相关品质性状基因等位变异的分子检测

[目的]准确、快速鉴定小麦品质基因,为小麦品质改良和分子育种提供亲本材料.[方法]利用高分子量麦谷蛋白亚基Dx5标记、1B·1R易位系特异性SCAR标记、2A和2D染色体的PPO18、PPO16、PPO29标记以及7A染色体上的YP7A相关品质基因的分子标记,对新疆部分春小麦材料进行基因等位变异检测.[结果]在所检测的小麦材料中Dx5、1B·1R易位系、黄色素含量和籽粒多酚氧化酶(PPO)活性基因等位变异存在一定差异.其中,含Dx5材料的分布频率为28.9;,含低黄色素含量Psy-A1b等位变异分布频率为34.0;,同时在2A和2D含低PPO活性的Ppo-A1b和Ppo-D1a等位变异材料只有2份.97份材料中聚合多种优质基因的材料很少.[结论]所用的标记可以准确鉴定其等位基因的变异,并在品质育种中可直接利用进行分子标记辅助选择.     

小麦黄色素含量与多酚氧化酶活性相关基因的分子标记检测及分布差异

用黄色素含量和多酚氧化酶活性相关分子标记对277份国内小麦(Triticum aestivum L.)品种(系)进行了检测,发现1B/1R易位系出现频率为27.1%,控制低多酚氧化酶(PPO)活性等位基因Ppo-A1b和Ppo-B1a分布频率为53.1%和65.3%,控制低黄色素(YP)含量的等位基因Psy-A1b和Psy-B1b出现频率分别是39.7%和55.6%。后4种基因型在各省份间分布频率差异很大,等位基因Ppo-A1b在河南品种中频率较低,为28.6%;Ppo-D1a基因型在陕西地区最低,为14.3%;Psy-A1b等位基因在河南和山东品种中分布频率很低,仅为15.7%和13.3%;Psy-B1b在江苏和山东地区较低,分别为25.0%和36.7%;四川品种中这4种等位基因出现频率都较高。根据不同地区面粉色泽相关等位基因分布差异,制定适宜育种策略,能更有效地改善该地区小麦新品种的面粉色泽。     

渭北旱塬冬小麦籽粒PPO活性和YP含量基因型的分子检测

籽粒多酚氧化酶(PPO)活性和黄色素(YP)含量是影响小麦面粉白度的2个重要因素。为了解渭北旱塬冬小麦控制PPO活性(Ppo-A1和Ppo-D1)和YP含量(Psy-A1和Psy-B1)基因位点的等位变异组成和分布,本研究利用其功能标记PPO16、PPO18、PPO29、YP7 A、YP7 A-2、YP7 B-1和YP7 B-2,对46份渭北旱塬小麦品种的4个位点等位变异进行检测与分析。结果表明,渭北旱塬小麦品种在控制PPO活性Ppo-A1位点存在2种等位变异,即Ppo-A1 a和Ppo-A1 b,分别占48.3%和54.3%;在Ppo-D1位点也存在2种等位变异,即Ppo-D1 a和Ppo-D1 b,分别占54.3%和48.3%。2个位点存在4种等位变异组合类型,即Ppo-A1b/Ppo-D1 a(最低PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1 b(最高PPO活性)、Ppo-A1b/Ppo-D1 b(较低PPO活性)、Ppo-A1a/Ppo-D1 a(较高PPO活性),分别占34.8%、28.2%、17.4%、9.6%。在控制YP含量Psy-A1位点存在2种等位变异,即Psy-A1 a和Psy-A1 b,分别占56.5%和43.5%,没有发现含Psy-A1 c等位变异品种;在Psy-B1位点,存在3种等位变异,其中以Psy-B1 a为主(52.2%),Psy-B1 b次之(41.3%),Psy-B1 c较少(6.5%)。控制YP含量2个主效位点存在6种不同变异组合类型,以Psy-A1 a/Psy-B1 a(较高YP含量)比例最高(39.1%),Psy-A1 b/Psy-B1 b(最低YP含量)(28.3%)次之,其次为Psy-A1 a/Psy-B1 b(中等YP含量)(13%)和Psy-A1 b/Psy-B1 a(较低YP含量)(13%),以Psy-A1 a/Psy-B1 c(最高YP含量)(4.3%)和Psy-A1 b/Psy-B1 c(2.1%)比例最低。总体来看,渭北旱塬地区小麦含低PPO活性的基因等位变异组合所占比例较高,较高YP含量的等位变异组合所占的比例较高。     

黄淮麦区小麦黄色素含量基因等位变异的分子检测

利用功能标记YP7A、YP7A-2、YP7B-1、YP7B-2、YP7B-3、YP7D-1和YP7D-2对168份供试材料的Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1位点的等位基因进行分子检测,研究黄色素含量基因在黄淮麦区小麦品种中的分布情况.结果 表明:在Psy-A1位点,共检测到Psy-A1a和Psy-A1b 2种等位基因,分布频率分别为76.7％和23.2％;在Psy-B1位点,共检测到Psy-B1a、Psy-B1b和Psy-B1c 3种等位基因,分布频率分别为31.6％、60.1％和8.3％;在Psy-D1位点,仅检测到Psy-D1a等位基因;在Psy-A1、Psy-B1和Psy-D1位点上,共检测到6种等位基因组合,控制高黄色素含量的等位基因组合Psy-A1a/ Psy-B1a/ Psy-D1a和Psy-A1a/Psy-B1c/Psy-D1a分布频率合计为22.6％;控制中等黄色素含量的等位基因组合Psy-A1a/ Psy-B1b/ Psy-D1a、Psy-A1b/ Psy-B1a/ Psy-D1a和Psy-A1b/ Psy-B1c/ Psy-D1a分布频率合计为71.4％;控制低黄色素含量的等位基因组合Psy-A1b/ Psy-B1b/ Psy-D1a分布频率为6.0％.这一研究可为小麦面粉和面制品色泽遗传改良提供参考.     

优质面条商品小麦澳白麦相关品质基因的分子标记鉴定

【目的】鉴定澳白麦面条相关品质基因构成,为改良中国小麦面条品质提供信息。【方法】利用38个已知面条品质相关基因的功能标记,对从澳白麦群体中分离出的36个穗系的高、低分子量麦谷蛋白亚基（HMW-GS、LMW-GS）、1B/1R易位、Waxy蛋白亚基、多酚氧化酶（PPO）活性、黄色素含量、籽粒硬度和穗发芽（PHS）抗性等相关基因进行鉴定。【结果】共发现13个对面条品质有正向效应的基因,其中非1B/1R易位类型和HMW-GS基因Bx7频率达100%,HMW-GS基因By8、LMW-GS基因Glu-A3b和Glu-B3b分别占供试材料的88.9%、88.9%和83.3%,淀粉品质相关Wx-B1蛋白亚基缺失类型占86.1%,低PPO活性等位基因Ppo-D1a和低黄色素含量等位基因Psy-B1b类型分别占86.1%和80.6%,与软-中等籽粒硬度相关等位基因Pinb-D1a类型占97.2%,抗穗发芽Vp-1Bc型穗系占88.9%。36个穗系共包含12类不同的品质基因型,其中第2类基因型（含HMW-GS基因Bx7和By8、LMW-GS基因Glu-A3b和Glu-B3b、低PPO活性基因Ppo-D1a、低黄色素含量基因Psy-B1b、软-中等籽粒硬度基因Pinb-D1a、抗穗发芽基因Vp-1Bc,不含1B/1R易位,Wx-B1蛋白亚基缺失）频率达63.9%,含正向效应基因最多、负向效应基因最少,是决定澳白麦优良品质的主导基因型。【结论】澳白麦是一个多系混合的商品小麦,优质面条基因较全面且频率高、基因型互补是其面条品质优良的根本原因。利用澳白麦资源进行面条品质育种,其中第2类基因型可作为首选亲本材料。     

小麦品种（系）面筋强度、PPO活性、黄色素含量和相关基因的分子标记检测

为给小麦品质育种筛选亲本材料，并进一步验证相关标记的有效性和实用性，利用5个小麦品质性状基因的分子标记[包括高分子量麦谷蛋白亚基（HMW2GS）Dx5和By8标记、1B／1R易位系特异性SCAR标记、位于2AL染色体的PPO活性基因Ppo2A1的标记PP018、位于7AL染色体与黄色素含量相关的八氢番茄红素合成酶（Phytoenesynthase，PSY）基因Psy2A1的标记YP7A1对194份小麦品种和优良新品系进行了基因等位变异检测。结果表明：（1）在所检测的小麦品种（系）中，Dx5、By8、1B／1R易位系、PSY和籽粒PPO活性基因等位变异存在一定差异。其中，含Dx5的材料53份，占27．3％，含By8和1B／1R易位系的材料分别为71分和64份，占36．6％和33．0％：含低PPO活性等位变异Pp02A1b的等位变异材料99份，占51．0％；含低黄色素含量等位变异基因Psy2A1b的材料83份，占42．8％。（2）194份材料中品质性状基因皆符合要求的只有一个品种（郑麦991），聚合多个优良性状的品质改良工作急需加强。（3）本试验使用的标记均为基因特异性标记，重复性好、准确率高，可有效地应用于小麦品质改良的分子标记辅助选择。     

黄淮麦区小麦品种PPO活性基因等位变异的检测及分布

以黄淮麦区254份小麦品种资源为材料,利用PPO16、PPO18和PPO29等3个PPO活性相关的分子标记,对供试材料中PPO-2A和PPO-2 D位点的等位变异进行检测。结果表明:在PPO-2A位点,等位变异PPO-A1a(高PPO活性)和PPO-A1b(低PPO活性)的比例分别为59.1%和40.9%;在PPO-2 D位点,等位变异PPO-D1a(低PPO活性)和PPO-D1b(高PPO活性)的比例分别为56.7%和43.3%。4种等位变异组合类型PPO-A1a/PPO-D1a(中等PPO活性)、PPO-A1a/PPO-D1b(最高PPO活性)、PPO-A1b/PPO-D1a(最低PPO活性)和PPO-A1b/PPO-D1b(中等PPO活性)的分布频率依次为33.8%、24.8%、22.8%和18.6%。黄淮麦区不同地区小麦品种中PPO活性等位变异组合类型的分布频率不同。低PPO活性组合PPO-A1b/PPO-D1a在河南地区小麦品种的分布频率最低,该地区小麦品质改良应加强对低PPO活性的选育。     

1BL/1RS易位系小麦品质性状相关基因等位变异分析

为了探讨1BL/1RS易位系在小麦品质育种中的潜在利用价值,利用小麦品质相关基因分子标记,明确了258份1BL/1RS易位系小麦品种(系)中5个相关基因型的分布规律。在258份1BL/1RS易位系小麦品种(系)中,Ppo-A1b和Ppo-D1a 2个基因型分布频率分别为58.2%和64.0%,Ppo-A1b/Ppo-D1a基因型所占比例为36.8%。这表明1BL/1RS易位系在低PPO活性小麦育种中具有应用价值。Psy-A1低黄色素等位变异基因型Psy-A1b仅占全部1BL/1RS易位系品种(系)的30.2%。在低黄色素小麦育种亲本组配中,应注意1BL/1RS易位系品种(系)的选择。硬质麦Pinb-D1b基因型所占比例为60.9%。在258份1BL/1RS易位系小麦品种(系)中,其中27份的基因型为Ppo-A1b/Ppo-D1a/Psy-A1b/Pind-D1b,这些品种(系)在小麦品质育种中有重要应用价值。穗发芽密切相关基因Vp1的等位基因Vp-1Ba、Vp-1Bb、Vp-1Bc所占比例分别为33.3%、3.1%、63.6%。     

小麦PPO基因等位变异及面粉白度特性分析

利用分子标记PPO18和STS01对173份供试小麦品种Ppo 2A和Ppo 2D位点的等位基因变异进行分子检测,并根据品种间不同PPO等位基因组合类型将供试小麦品种进行分类,同时对多酚氧化酶PPO活性进行生化测定及面粉白度测定分析。结果表明,173份小麦品种共检测出Ppo A1b/Ppo D1a、Ppo A1b/Ppo D1b、Ppo A1a/Ppo D1a和 Ppo A1a/Ppo D1b 4种等位基因组合类型,且各基因组合类型出现的频率分别为38.7%、13.9%、35.8%和11.6%;供试小麦品种不同位点PPO等位基因出现的频率差异较大,2A位点等位基因Ppo A1a、Ppo A1b出现频率相近,而2D位点等位基因Ppo D1a出现频率是Ppo D1b的3倍;所测定的173份小麦品种PPO活性均值为117.3A₄₇₅/(min·mg) ,其中低PPO品种所占比例较高;4种基因组合类型PPO活性顺序为Ppo A1a/Ppo D1b>Ppo A1a/Ppo D1a>Ppo A1b/Ppo D1b>Ppo A1b/Ppo D1a ,且彼此间差异均达到显著水平(P<0.05);供试小麦的面粉白度均值为73.0%,达到国家面粉白度等级一级标准的品种38份,占供试小麦总数的22.0%;其中基因组合为Ppo A1a/Ppo D1b的品种面粉白度显著低于其他3种基因组合。总体来看,供试的小麦品种间面粉白度及籽粒PPO活性变异范围较广,面粉白度与PPO活性呈显著负相关,且控制PPO的主效基因的等位变异对PPO活性及面粉白度均有显著影响。对供试小麦品种的面粉白度、PPO活性表现及PPO等位基因组合类型进行综合考察,筛选出23份具有高白度低PPO活性的小麦品种,可以作为高白度低PPO活性小麦育种的亲本材料。     

中国小麦品种黄色素含量基因等位变异分子检测及其分布规律研究

【目的】八氢番茄红素合成酶（phytoene synthase,Psy）基因是影响小麦黄色素含量的关键基因,利用分子标记检测中国冬小麦品种（系）Psy-A1基因的等位变异及其与黄色素含量的关系,进一步验证Psy-A1基因分子标记的有效性。【方法】利用7A染色体上Psy-A1基因的分子标记YP7A检测该基因在中国217份冬小麦品种（系）中的等位变异,分析不同等位变异与黄色素含量的相关性及变化趋势。【结果】Psy-A1基因标记YP7A为共显性标记,在高、低黄色素含量的小麦材料中分别扩增出194 bp和231 bp片段,相应的等位基因为Psy-A1a和Psy-A1b（GenBank编号分别为EF600063和EF600064）。在217份冬小麦品种（系）中,含有等位基因Psy-A1a和Psy-A1b的品种(系)分别占62.2%和37.8%,二者黄色素含量平均值差异达到极显著水平（P＜0.01）。其中,北方冬麦区、黄淮冬麦区、长江中下游冬麦区及西南冬麦区Psy-A1a等位基因的分布频率分别为75.0%、72.0%、25.9%和33.3%。【结论】分子标记YP7A可以作为小麦品种黄色素含量选择的辅助工具。     

若干高白度小麦的色泽优势及形成因素分析

 【目的】以进口的高白度品种澳白麦和山东省现在主要推广的济麦21作对照,研究山东省最新育成的几个高自然白度的小麦品种优麦3号、山农12、山农8355及品系62008的色泽优势,对影响面粉及面制品色泽形成的各种因素进行研究,分析其色泽优势形成的主要影响因素,为面粉及其制品色泽性状的改良和高自然白度优质专用小麦品种的选育提供理论依据。【方法】运用智能白度仪和色彩色差计对面粉、面片和馒头的色泽进行评价。【结果】中国的高白度品种（系）具有很大的色泽优势,在面制品色泽上,和对照澳白麦相比,L*值差异不显著,但b*值极显著降低,特别是62008和山农12加工成馒头后L*值比澳白麦高,b*值比对照澳白麦低。加入增白剂后,中国的高白度品种（系）色泽变化的幅度比澳白麦小。对面粉色泽形成影响因素的研究结果表明,蛋白质含量高的品种,其色泽优势形成的主要原因是PPO活性和黄色素含量低;蛋白质含量低的品种,淀粉含量高是其形成高亮度的主要原因;PPO活性和黄色素含量越高,面粉及面制品黄度越大。【结论】在不用增白剂的情况下,通过选育高白度品种,可以满足人们对面制食品高白度的要求。对蛋白质含量高的材料,不过分追求面粉的白度和亮度,但可通过对低PPO活性和低黄色素含量的选择,培育食品色泽优良的高蛋白小麦新品种。对淀粉含量高的材料,既要重视面粉的白度和亮度,又要重视对低PPO活性和低黄色素含量的选择,培育用于加工中国传统食品的高白度小麦新品种。考虑到面食品的多样化,也可以选择蛋白质含量高、PPO活性低、黄色素含量高的特殊材料,培育加工亮黄色食品的品种,丰富中国的小麦品种类型。     

扬麦系列品种品质性状相关基因的分子检测

【目的】明确扬麦系列品种品质基因分布,为遗传育种和生产上应用扬麦品种提供参考。【方法】以21份扬麦系列品种的单系纯种为材料。采用SKCS-4100型单粒谷物特性测定仪测定籽粒硬度。采用功能性标记和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离技术对硬度、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）、编码直链淀粉合成关键酶的Wx、多酚氧化酶（PPO）、黄色素含量（PSY）和穗发芽抗性（Vp1）基因进行鉴定,利用SDS-PAGE蛋白质电泳技术对高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）和Wx蛋白亚基进行鉴定分析。【结果】籽粒硬度分析表明21份扬麦系列品种材料中,软麦有16份,频率为76.19%,而硬麦和混合麦仅为19.05%和4.76%。分子检测表明硬麦和混合麦材料中有4份为pinb-D1b硬度基因突变,频率为供试材料的19.05%,其硬度指数均在60左右;16份软麦材料中未发现pinb-D1b硬度基因突变。HMW-GS分布情况为:Glu-A1位点1和Null频率分别为38.10%和61.90%,Glu-B1位点7+8和7+9频率分别为57.14%和42.86%,Glu-D1位点2+12和5+10频率分别为85.71%和14.29%。LMW-GS以“Glu-A3c,Glu-B3g”基因型为主,Glu-A3位点Glu-A3c和Glu-A3d基因型频率分别为90.48%和9.52%,Glu-B3位点Glu-B3g和Glu-B3i基因型频率分别为95.24%和4.76%。Wx分子检测表明仅扬麦13为Wx-B1b突变型;Wx蛋白电泳分析表明仅扬麦13和扬麦5号Wx-B1位点蛋白亚基缺失。2AL位点上高PPO活性基因型Ppo-A1a和低PPO活性基因型Ppo-A1b的频率分别为52.38%和42.86%,2DL位点低PPO活性基因型Ppo-D1频率为90.48%。高和低黄色素含量标记基因Psy-A1a和Psy-A1b,频率分别为19.05%和80.95%。穗发芽抗性基因功能标记Vp1B3扩增出抗穗发芽Vp1Bc和感穗发芽Vp1Ba两种基因型,频率分别为90.48%和9.52%。【结论】扬麦系列品种多数为弱筋小麦,这与其pinb-D1位点为pinb-D1a、Glu-A1和Glu-D1位点多为Null和2+12、Glu-A3多为c有关,可用作弱筋小麦育种的亲本;扬麦158和扬麦16等品种中筋品质优良,可能主要与其pinb-D1位点发生变异有关,在中筋品质改良中应加强pinb-D1位点变异的选择;扬麦1号、扬麦4号、扬麦5号、扬麦9号、扬麦18、扬麦19和扬麦22携有低PPO活性和低黄色素含量基因,可用作改良面粉白度和色泽的亲本;扬麦2号、扬麦4号和扬麦5号Glu-D1位点为“5+10”亚基,扬麦13和扬麦5号Wx-B1蛋白缺失,为扬麦系列品种中少有的优质性状,可用于改良中筋小麦的蛋白质和淀粉品质。     

瑞华麦523PPO活性及1BL/1RS易位相关基因的分子检测

【目的】了解小麦品种瑞华麦523及其亲本郑麦9023和烟1604的PPO和1BL/1RS易位相关基因的遗传信息,旨在提高优质小麦品种选育的效率。【方法】利用小麦PPO活性基因的分子标记PPO18、PP0-B5、PPO16和PPO29及1BL/1RS易位的分子标记H20,检测小麦品种瑞华麦523及其亲本相关基因的等位变异及来源。【结果】小麦品种瑞华麦523在2AL染色体上PPO等位基因为PPO-A1a基因型,与亲本郑麦9023一样,为高活性PPO,不含亲本烟1604的低活性PPO;在2BL染色体上PPO等位基因为A型,与亲本一致,是高活性PPO;在2DL染色体上PPO等位基因为PPO-D1b基因型,与亲本郑麦9023一样,是一个高活性PPO,不含亲本烟1604的低活性PPO;利用分子标记H20检测表明,瑞华麦523和亲本郑麦9023一样,是一个非1BL/1RS易位系。【结论】瑞华麦523是一个具有高活性PPO、非1BL/1RS易位系的小麦品种,其小麦PPO和1BL/1RS易位相关基因主要来自母本郑麦9023,为该品种的推广应用和培育优质小麦新品种提供理论参考。     

中国小麦微核心种质资源PPO基因的等位变异

 【目的】小麦籽粒中的多酚氧化酶活性与面制食品的褐变密切相关。研究中国小麦微核心种质资源PPO活性的变异及其基因型的分布规律,为种质资源的合理利用以及中国面制食品外观品质的改良提供依据。【方法】以251份遗传多样性丰富的中国小麦微核心种质资源为试验材料,2004—2005年度种植于两个地点（安徽合肥、凤阳）,采用生化和特异引物PCR扩增的方法对其PPO活性及基因型进行鉴定。【结果】中国小麦微核心种质资源品种间PPO活性差异明显,并且低PPO活性的品种居多;基因型、地点及其互作对PPO活性的影响达到1%显著水平。利用控制小麦PPO活性两个主效基因位点的特异PCR引物扩增结果表明,中国小麦微核心种植资源中共检测出PPO-2Aa1/PPO-2Da2（a1a2）、PPO-2Aa1/PPO-2Db2（a1b2）、PPO-2Ab1/PPO-2Da2（b1a2）和PPO-2Ab1/PPO-2Db2（b1b2）4种标记基因型,标记基因型间PPO活性均值的大小顺序为：a1a2< a1b2< b1a2相似文献   

SDS-PAGE和PCR检测1B/1R易位系研究初报

采用18个冬小麦品种作为供试材料,分别通过SDS-PAGE检测黑麦Secalin蛋白和PCR检测黑麦1RS染色体或其片段,结果表明:SDS-PAGE检测不出不带有secalin蛋白的1B/1R小片段易位系,而PCR则能检测出,从而提高1B/1R易位系的检出率;SDS-PAGE和PCR结合是检测1B/1R易位系的一种快速经济的有效方法。