野生二粒小麦HMW-GS特异性及其对小麦的可利用性研究

对来自以色列的133份野生二粒小麦进行SDS-PAGE检测发现,其高分子谷蛋白亚基具有较高的遗传多样性。在Glu-A1和Glu-B1两个位点共有18种可确定的亚基变异类型,其中,A位点上的亚基1、2和B位点上的亚基7+8与17+18品质评分为3分(出现频率分别为59.4%和12.78%)。同时,出现了在普通小麦中不表达的1Ay亚基和许多普通小麦所稀有或缺乏的特异亚基类型,如1、7+9、17+18、7+8、7+8、7+9、7+8等,而且在22份材料中出现了9种未命名的新亚基类型。比较研究表明,高分子谷蛋白亚基的表达与材料的来源地有关。用具有1Ay亚基的材料与栽培小麦“川农16”杂交,在分离世代F2中检测到了1Ay亚基的存在。据此认为,可望将野生二粒小麦中诸如1Ay的特异高分子量谷蛋白亚基导入栽培小麦,这对拓宽小麦品质遗传基础,改良小麦加工品质具有重要意义。     

小麦远缘杂交后代的高分子量谷蛋白亚基变异机制探讨

以普通小麦川农19(N,7+8,2+12)和1BL/1RS易位系小麦川农18(1,7+9,2+12)F1为试材,用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel elec-trophoresis,SDS-PAGE)法鉴定分析了杂交后代的高分子量谷蛋白亚基组成,发现其中1粒产生了2个亲本中都没有的高分子量谷蛋白亚基,其高分子量谷蛋白亚基组成为(1,x+7+8+9,2+12)。变异的亚基在SDS-PAGE电泳图谱上位于1 Dx5和1 Bx7亚基之间,迁移率与1 Bx6相似。统计变异株F2代HMW-GS的遗传规律,结果表明,Glu-A1位点上的亚基分离正常;而Glu-B1位点上亚基的分离以及Glu-A1与Glu-B1位点之间的组合都不符合孟德尔遗传规律;变异亚基与1 By8亚基呈现共显性。最后对变异产生的机制进行了探讨。     

提莫菲维小麦高分子量谷蛋白亚基遗传多样性分析

为了给普通小麦的品质改良提供基础材料,并了解提莫菲维小麦的HMW-GS组成情况,利用SDS-PAGE技术对43份提莫菲维小麦高分子量谷蛋白亚基遗传多样性进行了分析,分别发现2、3、2和1种Ax、Ay、Gx和Gy亚基的等位变异类型和5种组合类型[Ax2*,Gx(A);Ax2*+Ay(C),Gx(B)+Gy;Ax1+Ay(B),Gx(B)+Gy;Ax1+Ay(A),Gx(A);Ay(A),Gx(B)]。其中Ax2*,Gx(A)的分布频率最高,达81.40%。在43份材料中,有12份材料(27.90%)的Ay亚基表达,Gx亚基几乎都表达,而只有部分Gy亚基可表达,但频率非常低,仅为6.98%。结果表明提莫菲维小麦Glu-A1的遗传多样性高于Glu-G1。文中对检测到的各种亚基的利用方式进行了讨论。     

野生二粒小麦高分子量谷蛋白亚基组成的研究

对来自以色列的78份野生二粒小麦进行SDS-PAGE检测,发现其高分子谷蛋白亚基具有较高的遗传多样性。在Glu-A1和Glu-B1 2个位点共有22种可确定的亚基变异类型。其中,A位点上的亚基12、*和B位点上的亚基7+8、13+16与17+18为优质亚基(出现频率分别为7.69%、8.97%和5.13%)。同时,出现了在普通小麦中不表达的1Ay亚基和许多普通小麦所稀有或缺乏的特异亚基类型,如1*7、*+8*7、*+9、7+8*、7+9*、17+18等,而且在12份材料中出现了7种未命名的新亚基类型。     

波斯小麦高分子量谷蛋白亚基组成分析

利用SDS-PAGE技术对来源于16个国家(地区)93份波斯小麦材料的高分子量谷蛋白亚基进行了检测。结果表明,在Glu-A1和Glu-B1两个位点共发现8种亚基类型,6种亚基组合。其中,在Glu-A1位点上null亚基频率高达96.77%,仅3份材料含有2*亚基。通过提取种子总蛋白和选择性提取高分子量谷蛋白两种方法在所有材料中均检测到一条介于普通小麦对照By8和Dy10亚基之间的条带,推测为表达的Ay亚基。在Glu-B1位点上7 8亚基频率高达95.70%,同时筛选出具有优质亚基17 18和14 15的材料各1份,为小麦品质育种提供了基础材料。     

Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基在小麦品质育种中的应用

为了研究小麦优质亚基导入效率,进一步提升小麦品质,实现小麦高产、优质性状同步提升,保证国家粮食安全,通过将优质、强筋春小麦‘津强1号’与高产冬小麦‘济麦22’进行人工杂交,将‘津强1号’与品质密切相关的Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基转入‘济麦22’中,筛选农艺性状优良同时利用STS标记筛选含有Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基的后代,结果表明,在经过初步农艺性状筛选出的59个F_3代株系中,33份材料含有Bx7~(OE)优质亚基、41份材料含有Dx5+Dy10优质亚基,27份材料既含有Bx7~(OE)又含有Dx5+Dy10优质亚基。Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基导入冬小麦‘济麦22’的难度较小,但是结合农艺性状后,兼具Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基及优异农艺性状的难度较大,在提升小麦品质时,杂交F_1代应扩大群体量,并在育种低世代引入优质亚基分子标记辅助育种技术,降低育种工作量,同时可对含有目标品质性状的品系进行连续回交,在保证主栽品种的优良农艺性状下提高其品质。本研究为通过Bx7~(OE)及Dx5+Dy10优质亚基提升冬小麦品质提供了新的思路。     

四川小麦新品种(系)种子贮藏蛋白变异分析

采用A-PAGE和SDS-PAGE方法,对四川省49份小麦新品种(系)的醇溶蛋白和高分子量谷蛋白亚基进行了分析。结果表明,供试品种(系)在醇溶蛋白位点上存在广泛的变异,49个品种(系)具有48种醇溶蛋白带型,共分离出38条相对迁移率不同的谱带,其中35条具有多态性,占92.1%,每个品种(系)可分离出11～23条带。15个品种(系)具有1BL/1RS易位系标记位点Glid1B3,占供试品种(系)的30.6%。在Glu-1位点上,供试材料具有较高的遗传变异,共检测到11种不同的高分子量谷蛋白亚基和18种亚基组合类型,品质得分在5～10分之间,平均6.9分。49个品种(系)中,21个具有5+10优质亚基,3个具有2亚基。新品种(系)中5+10亚基比率较高,反映了四川省强筋小麦育种已取得一定成效,但是从整体来看,优质亚基和优质亚基组合的频率仍然偏低,因此在四川小麦品质育种中应进一步加强优质谷蛋白亲本材料的引进和利用。     

阿拉拉特小麦高分子量谷蛋白亚基遗传多样性分析

为了给普通小麦的品质改良提供基础材料,利用SDS-PAGE技术对264份阿拉拉特小麦高分子谷蛋白亚基遗传变异进行了分析。结果表明:有5种Ax、5种Ay、4种Gx和3种Gy亚基类型,并形成20种亚基组合类型,其分布频率最高的是Ax1+Ay(A),Gx(A)和Ax1,Gx(A),分别占18.94%和18.18%。在264份材料中,有158份材料(59.85%)中检测到Ay亚基表达,249份材料(94.32%)中检测Gx亚基表达,而Gy亚基仅在部分材料中(20.08%)表达。由此可见,阿拉拉特小麦Glu-A1位点的遗传多样性高于Glu-G1。     

西藏普通小麦地方品种特有高分子量谷蛋白亚基组合“Tibetan Dx5*+Tibetan Dy10”中Tibetan Dy10亚基基因测序与分析

 【目的】鉴定在西藏小麦地方品种中发现的特有高分子量谷蛋白亚基组合“Tibetan Dx5*+Tibetan Dy10”中的Tibetan Dy10亚基是否与普通小麦Dy10亚基为同一亚基。【方法】利用SDS-PAGE分析和Tibetan Dy10亚基基因的克隆和测序。【结果】表明Tibetan Dy10亚基与普通小麦中Dy10亚基广泛存在的Dx5+Dy10组合形式中的Dy10亚基的分子序列非常相似，但分别在2个六肽中的1个氨基酸部位发生替换，第335位的甘氨酸（G）和第451位的谷氨酰氨（Q）在Tibetan Dy10 中均被替换为精氨酸（R）。【结论】Tibetan Dy10与普通小麦中常见的Dy10亚基基因的DNA序列存在微小差异，属于Dy10位点的一个新变异。     

节节麦高分子量谷蛋白Dx5~t+Dy12~t亚基组合中Dy12~t亚基的序列测定与分析

为了认识节节麦5t+12t亚基品质表现突出的分子基础,利用SDS-PAGE分析研究了该亚基组合中12t亚基的电泳迁移率并克隆和测序了该亚基基因。结果表明,该12t亚基在SDS-PAGE上的电泳迁移率与普通小麦中的Dy12具有一致的电泳迁移率,但与Dy10的电泳迁移率差异明显。而氨基酸序列比较结果显示,12t亚基的分子序列与Dy10的相似程度非常高,二者仅存在4个氨基酸的替换,而它与Dy12的分子序列存在较大的差异,不但包括12个氨基酸的替换,同时包括2个六肽氨基酸和另外4个氨基酸部位的插入和缺失变化。本研究结果表明,节节麦高分子量谷蛋白Dx5t+Dy12t亚基赋予小麦优良加工品质的主要原因可能与12t亚基与小麦Dy10非常相似,导致这一亚基组合更倾向与Dx5+Dy10有一定关系。     

小麦属与簇毛麦属的可杂交性研究

以普通小麦、四倍体小麦及其各染色体组供体种为母本,与一年生簇毛麦(Haynalida villosa,2n=14)和四倍体多年生簇毛麦(H.hordeacea,2n=14)杂交,研究了小麦属与簇毛麦属的可杂交性。结果表明,乌拉尔图小麦(AA)、拟斯卑尔脱小麦(SS)和节节麦(DD)与一年生簇毛麦的杂交率分别为1.8％、2.4％和82.4％,它们与多年生簇毛麦的杂交率分别为7％、0.8％和38.6％,上述各组合中,除乌拉尔图小麦与两种簇毛麦的组合能产生出正常的种子外,其余四组合所结的种子均不能正常发芽。圆锥小麦与两种簇毛麦的杂交率分别为0.9-8.8％和1.2-19.6％,所结种子大都能正常发芽。圆柱小麦与两种簇毛麦的杂交率分别为1.1％和1.5％,所结种子都不能正常发芽。普通小麦与两簇种毛麦的可杂交性同普通小麦与栽培黑麦的情况相似,它们可能受小麦的同一遗传系统控制。     

小麦属与黑麦属的可杂交性研究

以一粒小麦、拟斯卑尔脱小麦、节节麦、圆锥小麦、圆柱小麦(DDAA)和普通小麦作母本,研究了它们与栽培黑麦、山地黑麦、非洲黑麦、瓦维洛夫黑麦和森林黑麦的可杂交性。揭示了普通小麦、四倍体小麦及其各染色体组供体种与各黑麦种的可杂交性规律。就圆锥小麦与拟斯卑尔脱小麦在可杂交性上的一致表现,讨论了B组染色体的起源问题。     

粗山羊草高分子量麦谷蛋白新型亚基的筛选和鉴定

利用SDS -PAGE和Western Blotting分析与鉴定技术 ,从 5 1份粗山羊草中共发现了 2种新型亚基Tx >2和Ty <12 ,被命名为Dx2 1t 和Dy13t;7种亚基组合类型 2 +12、5 +10、2 +10、5 +12、2 1t+10、2 1t+12和 2 +13t,这7种亚基组合的频率分别是 2 7 5 %、2 5 5 %、31 4%、3 9%、2 0 %、2 0 %和 7 8%。已将新型亚基Dx2 1t 和Dy13t的编码基因进行了分子克隆     

小麦HMW-GS毛细管电泳标准图谱的构建

用毛细管电泳技术对普通小麦品种Glu-1位点高分子量谷蛋白亚基变异进行分析,探讨该技术对高分子量谷蛋白亚基分离的分辨率和重复性,并构建15个不同常见亚基的标准图谱,试验结果增加1Dx3、1Dx4、1Bx13、1Bx14、1By15、1By16六个亚基的标准出峰时间并进行排序。对毛细管电泳图谱与SDS-PAGE进行比较。结果表明,毛细管电泳的出峰顺序与SDS-PAGE略有不同,使用该技术能简便迅速鉴定小麦高分子量谷蛋白优质亚基,比SDS-PAGE鉴定结果更为快捷灵敏,能够高效快速测定大量不同品种的高分子量谷蛋白亚基。     

不同基因型小麦成熟期地上部的化感作用研究

采用种子发芽的生物测试方法研究了7份不同基因型的小麦材料在成熟期地上部的化感作用。结果表明,不同基因型的小麦材料在成熟期地上部的化感作用差异显著,其水提取液明显抑制受体幼苗胚根的生长,而对胚芽伸长的影响不明显,成熟期不同基因型的小麦材料地上部的抑制作用与水提取液的浓度呈明显的正相关性。分析不同基因型的小麦染色体组型发现,当染色体组型由AA→AABB→AABBDD的进化过程中,化感抑制作用有逐渐增强的趋势,其中茎叶水提取液抑制作用表现为AABBDD>AA>AABB,而颖壳水提取液抑制作用表现为AABB>AABBDD>AA。大多数小麦材料茎叶部与颖壳的化感作用比值均大于1。当染色体组由2n→4n→6n变化时,不同基因型小麦茎叶与颖壳对小麦幼苗总根长的化感作用比值逐渐升高,对最大根长的化感比值先降低后逐渐升高,对苗长的影响为先逐渐升高而后降低。     

Isolation and Sequence Analysis of HMW Glutenin Subunit 1Dy10.1 Ecoding Gene from Xinjiang Wheat (Triticum petropavlovskyi Udacz.et Migusch)

A novel HMW glutenin subunit gene 1Dy10.1 was isolated and characterized from Xinjiang wheat (Triticum petropavlovskyi. Udacz. et Migusch) accession Daomai 2. The complete open reading frame (ORF) of 1Dy10.1 was 1965 bp, encoding 655 amino acids. The numbers and distribution of cysteines in 1Dy10.1 were similar to those of 1Dy10 and other y-type subunits. In the N-terminal of 1Dy10.1, an amino acid was changed from L (leucine) to P (proline) at position 55. The repetitive domain of 1Dy10.1 differed from those of known HMW subunits by substitutions, insertions or/and deletions involving single or more amino acid residues. In the repetitive domain of subunit 1Dy10.1, the deletion of tripeptide GQQ in the consensus unit PGQGQQ resulted in the appearance of the motif PGQ that have not been observed in other known y-type HMW subunits. In comparison with the subunit 1Dy12, a deletion of dipeptide GQ, which occurred in subunit 1Dy10, was also observed in subunit 1Dy10.1. The cloned 1Dyl0.1 gene had been successfully expressed in Escherichia coli, and the expressed protein had the identical mobility with the endogenous subunit 1Dyl0.1 from seed.